《電子技術(shù)應(yīng)用》
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超聲波雷達(dá)的“未來(lái)江湖”

2018-07-19
關(guān)鍵詞: 超聲波雷達(dá)

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  超聲波雷達(dá)的工作原理,,是通過(guò)發(fā)射接收40KHz 的超聲波,,根據(jù)時(shí)間差測(cè)算出障礙物距離,其測(cè)距精度大約是1~3厘米左右,。

  其構(gòu)造一般分為等方性傳感器和異方性傳感器,,所謂的等方性傳感器為水平角度與垂直角度相同,異方性傳感器為水平角度與垂直角度不同,。等方性傳感器的缺點(diǎn)在于垂直照射角度過(guò)大,,容易探測(cè)到地,無(wú)法偵測(cè)較遠(yuǎn)的距離,。異方性超聲波探頭產(chǎn)生的超聲波波形強(qiáng)弱較不易穩(wěn)定,,而容易產(chǎn)生誤報(bào)警的情況。

  超聲波雷達(dá)的技術(shù)方案,,一般有模擬式,、四線式數(shù)位,、二線式數(shù)位,、三線式主動(dòng)數(shù)位,,其中其三種在信號(hào)干擾的處理效果上依次提升,但依然存在,。在技術(shù)難度,、裝配以及價(jià)格上各有優(yōu)劣,總體呈遞進(jìn)趨勢(shì),。

  而三線式主動(dòng)數(shù)位倒車?yán)走_(dá),,每個(gè)倒車?yán)走_(dá)傳感器(探頭)內(nèi)部帶有 CPU,獨(dú)自完成信號(hào)的發(fā)射接收及數(shù)據(jù)處理,,基本上不存在信號(hào)在傳輸上的干擾及損失,;具有非常好的EMC及EMI性能;探頭通過(guò)CPU可以及時(shí)各自地對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行處理和運(yùn)算,,并對(duì)檢知器(超聲波傳感器本體)進(jìn)行控制,,從而取得非常精準(zhǔn)的信號(hào)和判斷。

  市場(chǎng)上使用較多的是模擬式雷達(dá),,技術(shù)實(shí)力強(qiáng)的公司,,會(huì)使用后幾種方式。一般工藝水平只能將訊號(hào)源以及傳感器驅(qū)動(dòng)回路電源分開并且多數(shù)采取四線式做法,。

  檢驗(yàn)超聲波的性能指標(biāo),,通常有傳感器的水平/垂直偵測(cè)范圍,傳感器的阻抗特性,,傳感器的感度溫度特性,,傳感器的余振溫度特性,傳感器的響應(yīng)頻率與感度溫度特性,,傳感器的電容與溫度特性等,。

  同時(shí),雷達(dá)的抗同頻干擾性,、不偵測(cè)地面技術(shù),、自動(dòng)故障診斷技術(shù)、抗共震,、耐高低溫,、防水技術(shù)也是關(guān)注的焦點(diǎn)。

  自動(dòng)泊車不易

  超聲波雷達(dá)一般安裝在汽車的保險(xiǎn)杠或者側(cè)面,,前者稱為UPA,,一般用于測(cè)量汽車前后障礙物,后者稱為APA,,用于測(cè)量側(cè)方障礙物,。

  APA超聲波傳感器是自動(dòng)泊車輔助系統(tǒng)的核心部件,探測(cè)距離較遠(yuǎn),,可用作探測(cè)車位寬度,,獲得車位尺寸及車輛的位置信息,。APA傳感器使用與倒車?yán)走_(dá)不同的工作頻率,不形成干擾,。一般在泊車系統(tǒng)中,,通常的配置是8UPA+4APA。

  超聲波雷達(dá)成本較低,,探測(cè)距離近精度高,,且不受光線條件的影響,因此常用于泊車系統(tǒng)中,。

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  自動(dòng)泊車功能離不開超聲波雷達(dá),。

  寶馬最新的 i 系列和 7 系列已經(jīng)支持使用車鑰匙遙控汽車自動(dòng)泊車,在操作過(guò)程中用戶只需要發(fā)出前進(jìn)或后退兩個(gè)指示,,汽車就會(huì)持續(xù)使用超聲波傳感器檢測(cè)車位和障礙物,,自動(dòng)操作方向盤和制動(dòng)器,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車,。

  大眾第三代超聲波半自動(dòng)泊車系統(tǒng),,泊車輔助系統(tǒng)通常使用 6-12 個(gè)超聲波雷達(dá),車后部的4個(gè)短距超聲波雷達(dá)負(fù)責(zé)探測(cè)倒車時(shí)與障礙物之間的距離,一側(cè)的長(zhǎng)距超聲波雷達(dá)負(fù)責(zé)探測(cè)停車位空間,。

  超聲波雷達(dá)的波速與溫度相關(guān),,因此測(cè)量的精度與溫度也直接相關(guān)。

  2018年5月24日,,百度與盼達(dá)用車在重慶啟動(dòng)國(guó)內(nèi)首次自動(dòng)駕駛共享汽車試運(yùn)營(yíng),,6臺(tái)搭載了百度Apollo開放平臺(tái)Valet Parking(自動(dòng)泊車)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)演示,泊車過(guò)程中會(huì)偶爾出現(xiàn)壓到邊界線的情況,。

  2018年6月13日,,CES Asia上零跑汽車也展示了S01的自動(dòng)泊車功能,演示過(guò)程中也出現(xiàn)了壓線的情況,,經(jīng)工作人員調(diào)試后有所改善,。工作人員表示,是由于當(dāng)天氣溫較高,,影響到了測(cè)距的精準(zhǔn)性,。

  出現(xiàn)這種情況的,一種是雷達(dá)傳感器本身的性能差異,,另外一種就是軟件算法不夠完善,。要解決這兩個(gè)問(wèn)題,需要軟硬件方面的不斷調(diào)優(yōu),。這也是拉開國(guó)內(nèi)外雷達(dá)廠商之家差距的地方,!

  低調(diào)的巨頭:博世、法雷奧

  超聲波雷達(dá)模組的主要生產(chǎn)商有博世、法雷奧,、日本村田,、尼塞拉、電裝,、三菱,、松下,、臺(tái)灣同致電子,、深圳航盛電子、深圳豪恩,、輝創(chuàng),、上富、奧迪威等,。傳統(tǒng)的超聲波雷達(dá)多用于倒車?yán)走_(dá)應(yīng)用,,這部分市場(chǎng)基本被博世、法雷奧占據(jù),,國(guó)內(nèi)廠商很多,,但能進(jìn)前裝市場(chǎng)的寥寥無(wú)幾。

  博世公司還有超聲波雷達(dá),、倒車?yán)走_(dá),、半自動(dòng)泊車、全自動(dòng)泊車,,超聲波雷達(dá)增加整個(gè)探測(cè)范圍,,提高刷新時(shí)間,每一個(gè)超聲波雷達(dá)有一個(gè)代碼,,避免超聲波雷達(dá)有噪音,,可以更加精準(zhǔn)。第六代超聲波雷達(dá)可以很好的識(shí)別第五代產(chǎn)品無(wú)法識(shí)別的低矮物體,。博世車用超聲波傳感器的檢測(cè)范圍為20~450厘米,。

  法雷奧的超聲波雷達(dá)已經(jīng)有十年的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),短距超聲波雷達(dá)覆蓋范圍為(2-4m),。其最新一代的自動(dòng)泊車系統(tǒng)Park4U,,就是基于超聲波雷達(dá),有平行與轉(zhuǎn)角的兩種泊車模式,。 車身前后只需留出40厘米的空間,,該系統(tǒng)就能夠自動(dòng)完成泊車過(guò)程。其客戶有路虎,、起亞,、大眾途安等眾多OEM廠商。

  同致電子主要生產(chǎn)有汽車倒車?yán)走_(dá)、遙控中控,、后視攝像頭,、智能車內(nèi)后視鏡等產(chǎn)品,是國(guó)內(nèi)各大汽車廠(如上海通用,、上海大眾,、東風(fēng)日產(chǎn)、上海汽車,、神龍汽車,、奇瑞汽車、吉利汽車,、福特汽車等)的供應(yīng)商,,也是目前亞洲倒車?yán)走_(dá)OEM市場(chǎng)第一供應(yīng)商。

  廣州奧迪威是一家成立19年的公司,,UPA超聲波傳感器為奧迪威主營(yíng)產(chǎn)品之一,,2017年奧迪威銷售超聲波傳感器近3000萬(wàn)支,中國(guó)汽車市場(chǎng)占有率達(dá)到近三成,,全球汽車倒車?yán)走_(dá)傳感器市場(chǎng)占有率約9.59%,。

  由于超聲波雷達(dá)是2B的生意,因此公開渠道并沒有太多的信息紕漏,,供應(yīng)商與客戶之間都是直接提供解決方案,。

  業(yè)內(nèi)人士表示,超聲波雷達(dá)在技術(shù)原理上本身沒有太大的難度,,國(guó)內(nèi)外廠商之間的差距,,主要在于傳感器實(shí)現(xiàn)上的穩(wěn)定性和可靠性。在這方面,,國(guó)產(chǎn)廠商還有更長(zhǎng)的路要走,,積累經(jīng)驗(yàn)。

  未來(lái)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局

  目前大部分車型搭載的超聲波雷達(dá)都為倒車?yán)走_(dá)UPA,,而隨著近年來(lái)自動(dòng)駕駛概念的興起,,基于超聲波的自動(dòng)泊車功能,逐漸進(jìn)入大眾視野,,APA的市場(chǎng)會(huì)逐漸打開,。

  預(yù)計(jì)到2022年,自動(dòng)泊車和智能泊車的市場(chǎng)占有率將會(huì)大幅提升,,國(guó)內(nèi)超聲波雷達(dá)的市場(chǎng)份額將會(huì)達(dá)到上百億,。由此也催生了一些初創(chuàng)公司進(jìn)入超聲波雷達(dá)領(lǐng)域,位于蘇州的輔易航就是這樣的一家公司,。

  公司的核心創(chuàng)始團(tuán)隊(duì),,均來(lái)自國(guó)內(nèi)一線廠商的超聲波項(xiàng)目組,CEO辛勇磊有著11年汽車前裝市場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn),曾是兩家公司的聯(lián)合創(chuàng)始人,,是一位成功的連續(xù)創(chuàng)業(yè)者,。軟件負(fù)責(zé)人曾供職于華為、博世,,是一名資深的軟件架構(gòu)工程師,。公司的硬件負(fù)責(zé)人也有著5年的跨國(guó)汽車電子硬件開發(fā)經(jīng)驗(yàn),是西南交大電氣自動(dòng)化碩士,。

  公司雖然正式成立于2017年6月,,但在一年多的時(shí)間里,已經(jīng)研發(fā)出了基于超聲波的半自動(dòng)以及全自動(dòng)泊車方案,,能夠適應(yīng)60%的泊車場(chǎng)景,。

  而在2018年年底前,,公司希望能夠通過(guò)深度融合攝像頭的方案,,實(shí)現(xiàn)3D泊車指引、特定車位制定的功能,,覆蓋80%的泊車場(chǎng)景,。未來(lái)通過(guò)系統(tǒng)升級(jí),逐漸實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)景智能泊車,,以及最后一公里代客泊車系統(tǒng),。

  輔易航目前已經(jīng)在蘇州工業(yè)園區(qū)建立了超聲波傳感器及控制單元的生產(chǎn)基地和實(shí)驗(yàn)中心,基于超聲波傳感器的軟,、硬件,,已實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)泊車、遙控泊車,、半自動(dòng)泊車,、盲區(qū)檢測(cè)、低速緊急制動(dòng)等ADAS功能,,專注于“超聲波+視覺”融合型智能泊車解決方案,。

  輔易航CEO辛勇磊表示:未來(lái)超聲波的發(fā)展會(huì)往長(zhǎng)距離探測(cè)、精確定位,、安裝便捷性方向發(fā)展,,同時(shí)從整車角度來(lái)看,為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全的冗余度,,會(huì)往多系統(tǒng)融合,、實(shí)現(xiàn)功能聯(lián)動(dòng)上發(fā)展,從而實(shí)現(xiàn)更豐富的應(yīng)用場(chǎng)景,。

  未來(lái),,超聲波雷達(dá)的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)格局會(huì)成兩極分化的形態(tài)。

  一種是傳統(tǒng)的僅對(duì)障礙物距離做預(yù)判的普通的倒車?yán)走_(dá)產(chǎn)品市場(chǎng)。這類產(chǎn)品市場(chǎng)的特征是技術(shù)門檻較低,,產(chǎn)品附加值不高,。其主要利潤(rùn)來(lái)自于大規(guī)模的量產(chǎn)數(shù)量和有效降低硬件及生產(chǎn)成本。

  在這類普通超聲波傳感器的市場(chǎng)上,,有能力自主制作傳感器的核心部件的供應(yīng)商,,對(duì)產(chǎn)品成本的競(jìng)爭(zhēng)力會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于核心部件外購(gòu)的供應(yīng)商。而目前國(guó)內(nèi)具備該能力的廠商都是博世,,法里奧等國(guó)際知名傳統(tǒng)汽車零部件供應(yīng)商,。

  另一種是支持緊急制動(dòng),錯(cuò)誤加速,,360防撞等高級(jí)功能的產(chǎn)品市場(chǎng),,只有這類超聲波傳感器產(chǎn)品才具備與視覺系統(tǒng)融合的基礎(chǔ)條件。也是具備最終達(dá)到L2級(jí)別的全自動(dòng)和智能泊車的一個(gè)產(chǎn)品,。在這類市場(chǎng)上的玩家目前也是只有2家國(guó)際知名廠商具備該能力,。

  由于汽車行業(yè)開發(fā)周期長(zhǎng)的特殊性,基于已經(jīng)或近期量產(chǎn)的車型,,普通超聲波雷達(dá)的市場(chǎng)隨著乘用車產(chǎn)量的逐年增加,,在未來(lái)的幾年內(nèi)市場(chǎng)占有率依然會(huì)維持緩慢增長(zhǎng)。

  但由于普通雷達(dá)產(chǎn)品的單價(jià)較低,,且隨著對(duì)自動(dòng)及智能泊車的市場(chǎng)需求,,和新車型的更新?lián)Q代,具備高級(jí)功能的超聲波雷達(dá),,會(huì)有一個(gè)爆炸性的市場(chǎng)需求增長(zhǎng),,預(yù)計(jì)到2022年高端產(chǎn)品的市場(chǎng)滲透率為55%,市場(chǎng)規(guī)模大約為200億元,。


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