汽车电子车载雷达和超声波雷达系统工作原理

发布时间:2023-12-24 13:54:07   来源:火狐体育真人入口

  汽车电子科技类产品是指智能网联汽车、车联网和车载信息服务中,具备感知、计算、 反馈、控制、执行、通信、应用等功能,实现信息感知、高速计算、状态监测、 行为决策和整车控制的基础电子科技类产品。汽车电子于 1970 年代引入汽车工业,首 先在发动机燃油喷射控制管理系统应用,随着电子技术的持续不断的发展和汽车电子创新性 用途的不断开发,汽车电子开始大范围的应用于汽车的所有的领域。汽车电子种类较多, 按照应用领域划分可大致分为汽车电子控制管理系统(发动机电子、底盘电子、驾驶辅 助系统、车身电子)和车载电子电器(安全舒适系统、娱乐通讯系统等)等。

  汽车电子按照技术用途划分可大致分为传感器、控制器和执行器三类,近年来,汽 车电子行业呈现出智能化、网联化、集成化等的新发展的新趋势,促使传感器等关键 部件需求日益增加及数据总线技术关键技术逐渐普及。

  汽车传感器是汽车电子控制管理系统不可或缺 的一部分,用以测量位置、压力、力矩、温度、角度、距离、加速度、空气流量 等信息,并将这一些信息转换成电信号传输到汽车电子控制器。随着汽车电子科技类产品 在汽车应用的普及和多样化发展,汽车传感器产品的销量也实现了迅速增加。目 前,普通汽车一般安装数十个传感器,而高级轿车则安装多达上百个传感器。全 球范围内,无人驾驶技术不断向高阶跃进,对于传感器的需求也随之快速攀升。

  目前,汽车智能驾驶感知系统最重要的包含视觉感知、超声波感知、毫米波感 知和激光感知。

  汽车智能驾驶感知系统是汽车的“眼睛”和“耳朵”,负责对汽车所处环境进 行侦测,构成了汽车系统感知层,并为高级辅助驾驶系统的决策层提供准确、 及时、充分的依据,进而由执行层对汽车安全行驶作出准确判断。 汽车智能驾驶感知系统产品在汽车中的具体应用示意图如下:

  目前市场上主流的汽车智能驾驶感知系统包括视觉感知、超声波感知、毫 米波感知、激光感知等技术路线。不一样的汽车智能驾驶感知系统技术路线的优 点、缺点、适用场景和受限场景不同,主要如下:

  不同类型汽车智能驾驶感知系统的适用场景、受限场景、优缺点、成本等 不同,彼此之间主要形成互补而非简单替代关系。随着汽车行业整体智能化水 平的提高,汽车智能驾驶感知系统已逐步作为标配而大范围的应用于高、中、低档 等各类车型;因为无人驾驶的冗余和容错要求导致越是高阶的无人驾驶需要装 配越多的汽车智能驾驶感知系统,所以随着无人驾驶阶段的提升,单车的汽车 智能驾驶感知系统数量需求预测将同步增加。

  车载摄像系统产品采用高度平台化设计,融合了图像传感、车道偏 离预警、夜视、防水、3D 动态车辅线等多方面的技术,设计简单、灵活、可 靠,可支持 130°或者 195°镜头,支持不同的图像传感器。

  车载视觉系统产品在泊车系统中的应用可与车载雷达系统产品配合使用 的。泊车系统通过安装在车身上的摄像头以及超声波传感器,探测停车位置, 并形成实时泊车影像,帮助驾驶员扫除视野死角,提高泊车安全性和准确性。

  全景摄像系统,也叫 360 全景系统,是车载视觉安全系统的重要组成部 分,其工作原理是在车身周围安装若干广角摄像头用于采集车身周围画面,通 过图像处理手段将所采的鱼眼图像转变为没有畸变的俯视画面,最后多幅图像拼接为一张车体鸟瞰视图,实时地显示给司机,由此减少由于驾驶员视野盲 区引发的交通事故。

  车载视频行驶记录系统即记录车辆行驶途中的影像及声音等相关资讯的仪 器,车载录像系统的基本组成包括摄像头、主机、重力传感器、数据分析软件 等。车载视频行驶记录系统采用嵌入式处理器和嵌入式操作系统,结合 IT 领域最新的音视频压缩/解压缩技术、无线通讯技术、USB通信技术、高级车载电源管理技术,适用于各类车型进行实时录像和监控。

  超声波雷达系统,主要由超声波传感器、控制器和显示器或蜂鸣器等部分 组成。超声波雷达系统采用超声波测距原理,驾驶者在倒车或行驶时,启动车 载雷达系统,在控制器的控制下,由装置于车身上的探头发送超声波,遇到障 碍物,产生回波信号,传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理,判断 出障碍物或相邻车辆的位置,由显示器显示距离并发出警示信号提示给驾驶 者,使倒车或行驶更安全。 超声波测距是利用其发射特性来实现,其测距原理是通过超声波发射器发 出超声波信号,再由超声波接收器连续监测超声波发射后遇到障碍物所反射的 回波,由测出的从发射到接收到回波的时间差来计算出障碍物到车体的距离。 车载雷达系统工作原理示意图如下:

  超声波雷达系统主要使用在于ADAS 中的泊车系统和盲点侦测系统中,具体 如下:

  泊车系统按照自动化程度分为普通泊车系统和自动泊车系统。在普通泊车 系统中,超声波雷达系统基本功能是计算车体与障碍物之间的实际距离,并提 示给驾驶者,为驾驶者泊车提供相关依据。 而在自动泊车系统中,超声波雷达系统的应用更为智能化和集成化。自动 泊车系统能使汽车以正确的停靠位泊车,该系统包括环境数据采集系统、中 央处理器和车辆策略控制管理系统,自动泊车系统通过遍布车辆四周的雷达探头测 量车身与周围物体之间的距离和角度,然后通过车载电脑计算出操作流程配合 车速调整方向盘的转动,以此来实现自动泊车。

  盲点侦测系统又叫并线辅助系统,基本功能是扫除后视镜盲区,其基本原 理是在汽车后保险杠安装超声波雷达传感器,在车辆行驶时发出超声波探测信 号,通过超声波雷达探测车辆两侧的后视镜盲区中的超车车辆,对驾驶者进行 提醒,从而避免在变道过程中由于后视镜盲区而发生事故。

  高级驾驶辅助系统(ADAS)是一个主动安全功能集成控制管理系统,其利用 超声波雷达系统、车载摄像系统、车载信息系统等各类电子部件以及算法等多 种技术,分析汽车所处周遭环境,进行静态、动态物体的识别、跟踪,在碰撞 或其他危险发生前就发出警报,使驾驶者提前觉察有几率发生的危险。ADAS 系 统利用ARM、DSP、EVE 等处理器处理有关数据,再通过执行器改变汽车的行 驶状态,或者将信息反馈给驾驶者改变车辆的行驶状态,从而提升汽车驾驶的 安全性和舒适性。ADAS 系统主要使用在于车辆高级辅助驾驶或智能驾驶领域, ADAS 系统在智能驾驶领域应用示意图如下:

  ADAS 系统最重要的包含感知系统(感知层)、计算分析(决策层)、控制执 行(执行层)三大模块,其中环境感知模块为计算分析模块提供基础数据来 源,计算分析模块的计算分析结果为控制执行模块提供指令依据。

  作为 ADAS 环境感知模块的重要组成部分,车载摄像系统、超声波雷达系 统以及毫米波雷达系统等产品在 ADAS 系统的具体应用如下:

  车载摄像系统是 ADAS 系统的视觉传感器,能应用于泊车辅助和行车辅 助等多场景。车载摄像系统最重要的包含前视摄像头、后视摄像头、全景摄像头、 盲区摄像头、流媒体摄像头、车内监控摄像头、疲劳监测摄像头等,目前智能 驾驶的全套 ADAS 功能需要多个摄像头,包括 1 个或多个前视摄像头、多个环 视摄像头、1 个或多个盲区摄像头、1 个或多个流媒体摄像头、1 个疲劳监测摄像头以及 1 个或多个车内监控摄像头。后视摄像头是 ADAS 系统标配的传感 器,常与超声波雷达配合,大多数都用在泊车辅助;盲区摄像头通常为 2 个摄像 头;环视摄像头通常为 4 个广角摄像头,主要使用在于 360 环视泊车,通过将 4 个摄像头的图像进行拼接后形成一幅完整的全景图像;流媒体摄像头通常为 1 个或者 3 个,用于内外镜面后视镜电子化替代;疲劳监测摄像头通常为 1 个, 用于驾驶员的疲劳状态、注意力集中度、危险驾驶行为等驾驶员状态监控并报 警提示;前视摄像头通常为 1 个或多个,主要是用于 FCW(前碰撞预警系统) 和 TSR(交通标识智能识别)等行车辅助系统,未来随着算法的精进,与毫米 波雷达配合,还能轻松实现行人/车辆/障碍物侦测系统等 ADAS 系统。

  自二十世纪 90 年代以来,经济贸易的全球化、世界汽车工业产业链分布的 全球化和大规模的跨国兼并重组,从根本上改变了汽车产业的传统资源配置方 式和竞争模式。汽车产业链的全球化具体表现在零部件的全球采购、产品生产 和销售网络的全球化布局和研发体系的专业化分工。 汽车行业全球化的产业链格局催生出了新型专业化分工协作模式,整车企 业与零部件企业形成了基于契约的网络型组织架构,整车企业的零部件全球采 购和零部件生产的全球化模糊了汽车产品的“国家特征”,也推动了汽车行业的 快速发展。特别是 2008 年全球性金融危机之后,全世界汽车行业产销量稳步增 长,2015 年全世界汽车行业产量达到 9,068 万辆,此后全世界汽车年产量持续稳定 在 9,000 万辆以上。2005-2019 年间,全世界汽车产量、销量的变动情况如下:

  在全世界汽车产销量稳步增长的同时,全球汽车市场结构也不断调整,市场 需求的增长逐步由传统发达国家转移到新兴市场国家,尤其是除日本以外的亚 太地区,汽车产量增长强劲。中国从 2009 年开始超越美国,成为全世界最大的汽 车销售市场。我国汽车销量从 2005 年的 575.74 万辆增长至 2019 年的 2,576.90 万辆,年复合增长率超过 10%;中国汽车销量占全世界汽车销量的比例也从 2005 年的 8.73%增长至 2019 年的 28.23%。

  随着 2001 年中国加入世界贸易组织,中国汽车市场逐步开放,我国汽车制 造企业也把握住了全球分工和汽车制造业产业转移的历史机遇,实现了跨越式 发展,现在已经成为全球汽车工业体系的重要组成部分。同时随着我国经济的不断 发展、人民生活水平的持续提高,居民消费能力尤其是对乘用汽车等的消费能 力快速提高,汽车消费市场规模快速提升。2005-2019 年间,我国乘用汽车产销 量情况如下:

  自 2001 年中国加入世贸组织以来,我国汽车产销量逐年增长。2005 年, 我国乘用车产量仅为 397.11 万辆,而到 2017 年,我国汽车产量达到 2,471.83 万 辆,期间年均复合增长率达到 16.46%。虽然 2018 年、2019 年,我国汽车产销 量连续两年出现同比下降的情况,但是自 2015 年以来,我国乘用车的年产销量 均稳定在 2,000 万辆以上,总体市场规模巨大。我国的人均、户均汽车保有量 与发达国家相比仍存在差距,随着居民收入的进一步提高、脱贫攻坚取得全面 胜利,消费升级、拉动内需、促进国内大循环将进一步释放国内的汽车消费需 求,为全行业带来新的市场。

  2022年全球共销售了7940万辆新车,相比2021年下降2%,其中北美、欧洲和中国市场均出现下降,而印度、中东、东南亚和非洲等新兴市场则呈现上涨趋势。

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  随着汽车电控技术的不断发展,汽车电子设备数量大大增加,工作频率逐渐提高,功率逐渐增大,使得汽车工作环境中充斥着电磁波,导致电磁干扰问题日益突出,轻则影响电子设备的正常工作,重则损坏相应的电器元件。因此,汽车电子设备的电磁兼容性能越来越受重视,目前迫切要求能广泛应用针对汽车子设备的电磁改进技术。 电磁干扰的来源 汽车电子设备工作在行驶环境不断变化的汽车上,环境中电磁能量构成的复杂性和多变性,意味着系统所受到的电磁干扰来源比较广泛。按照电磁干扰的来源分类,可分为车外电磁干扰、车体静电干扰和车内电磁干扰。 车外电磁干扰 车外电磁干扰是汽车行驶中经历各种外部电磁环境时所受的干扰。这类干扰存在于特定的空间或是特定的时间。如高

  “模拟无处不在”是ADI在本届IIC-China上的宣传口号。鉴于模拟产品种类和数量繁多,这次展示ADI采用了多媒体方式,通过嵌在若干圆柱上的平板电视,循环播放该公司的高性能模数转换器、放大器产品以及电源管理器件、RF IC、DSP、微机电(MEMS)产品以及相关应用方案(如3G基站、智能电话、低成本基本蜂窝电话、音视频播放设备、RF和微波设备等),每个圆柱下的吧台上都安排有技术人员负责解答与会工程师的问题。 全球模拟IC增长情况。 电源管理器件是ADI最新切入的模拟IC领域,目前推出了散热管理器、温度传感器、闪光驱动、电荷泵电路等。尽管竞争对手林立,但该公司模拟半导体元器件市场总监Ma

  汽车传感器 类型和发展路径 1、 传感器 是汽车的眼睛,ADAS和自动驾驶必不可少的元件 汽车在向高级辅助驾驶、自动驾驶演进过程中,机器的自动/辅助驾驶功能逐渐替代人的主动性,完成环境感知、计算分析、控制执行的一系列程序。 这一系列程序中,首要的是用汽车的眼睛—传感器感知周围的环境。汽车自动/辅助驾驶系统所用到传感器主要包括:微波/毫米波雷达、 超声波传感器 、摄像头、激光雷达。 2、目前主要包括毫米波雷达、摄像头、激光雷达、红外线四类 不同传感器的原理、功能各不相同,在不同的使用场景里发挥各自优势,难以互相替代。 毫米波雷达不受天气情况影响,探测距离远,在车载测距领域性价比最高,但难以识别行人、交通标志等。 摄像头成本

  曾几何时,车窗还需要手摇,在车上能听个收音机就令人无比欣喜了。后来慢慢有了CD播放器、倒车雷达功能,然后又有了倒车影像,车载导航等在当时是很酷炫的功能。直到今天,360全景影像,语音控制,甚至自动驾驶都出来了。当代的汽车都是动辄数百个电子元件,数以捆计的汽车线路控制着汽车多个部门的协调工作,国外专家预测未来数年内汽车上装用的电子装置成本将占汽车整车成本的25%以上。通过电子化,汽车以更丰富的功能为人类服务,同时,在电子化的浪潮下,汽车与智能网联、自动驾驶都结合地愈发紧密,它们之间互相协作,值得我们更高的期待! 汽车电子化发展始于50年前 其实汽车电子化的发展及其大规模地应用是从20世纪70年代开始的,早在1971年以

  化数十年间的飞速发展 /

  东软集团1991年开始与阿尔派合作进入汽车电子领域,27年汽车电子领域深厚技术沉淀和积累,整合全球三大洲汽车电子技术创新能力,通过丰富的产品服务经验,与众多世界级顶级汽车厂商建立广泛合作,并与多家国内外汽车厂商签订框架合同,在汽车厂商的开发架构体系下进行汽车电子产品的规划、设计和开发。同时,东软汽车电子积极依托智能化产品、场景化功能将车内驾驶体验不断延展,智能座舱系统连接云端、与互联网深度融合,建立更加开发的智能网联生态圈,提供一整套的智能网联出行解决方案。   在汽车电子四化变革中,东软汽车电子顺应趋势,提前布局,通过多年丰富车载经验及技术创新,成为国内第一家研发智能座舱系统并实现量产的企业。在智能座舱系统设计研发中,曾经历具有

  “绿色奥运”是2008年的主题,“节能环保”也是当下的热点话题,“绿色、环保”也成为2008北京车展的主题。在展会上,几乎每个参展商都都携带自己的混合动力概念车展示,混合动力车阵营庞大,成为2008北京车展的一个最大亮点。因此,混合动力成为车展的关键词。 有人说:“谁掌握了新能源谁就能赢得未来。”混合动力的竞争即可证明。2008北京车展上,通用、福特、丰田、本田等跨国汽车集团都推出了最新研制的混合动力新车型。福特汽车展示了一款插电式油电混合发动机、沃尔沃带来了以环保为宗旨的充电概念车,充一次电可以行驶100公里。 国内自主品牌汽车厂家也推出了自己的最新研发成果。包括长安汽车自主研发的国内

  11 月 7 日消息,据 BusinessKorea,随着全球对电动汽车用高性能半导体的需求的迅速增加, 三星 电子和 SK 海力士 已逐渐将目光投向了汽车半导体领域。 IT之家了解到,这两家公司虽然在世界存储器半导体市场上占据了第一和第二的位置,但在汽车半导体市场上并没有太大的影响力。 Strategy Analytics 数据显示,以 2019 年的销售额为标准,韩国在全世界汽车半导体市场的占有率仅为 2.3%。 在油车领域,车用半导体价格普遍较低,因此收益性较低,而且油车更换周期也普遍更长,可以持续 10 年以上。但随着电动汽车和智能驾驶汽车的快速增长,对高附加值半导体的需求增加,韩国财团正积极应对这一发展趋势,加

  2010年,美国汽车制造商推出了一项新颖的功能,可以让车主在地球任何一个角落通过智慧手机控制车锁并启动发动机。这种连接功能需要依赖于汽车上的远程信息通讯系统,而这种系统目前已经是许多型号汽车的标准配置。在这种智慧手机推出之前,有个大学研究小组发布了一份研究报告,报告中指出,通过利用汽车嵌入式系统中的缺陷,汽车的关键系统(例如,剎车、发动机节气阀等)很容易被恶意操控。 这些研究人员研究了如何使用 模糊 技术,从低安全性网络侵入到关键系统。在汽车行驶过程中,出现了剎车失灵和发动机失控,这显示攻击确实能将乘客置于危险境地。将汽车连接到广域网是导入老练攻击者的元凶。一个缺陷就可能让远程攻击者威胁到一长串挨着行驶的车队。

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