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汽车电子车载雷达和超声波雷达系统工作原理

时间: 2024-03-14 14:00:22 |   作者: 米6官网下载m6

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、
  • 产品介绍

  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。同时随着我们国家经济的不断 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升、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。

  中国,上海 — 如今,汽车行业正在向智能化、电动化等方向发展。随着车联网技术的成熟,智能汽车、无人驾驶、新能源汽车成为当下热门的概念,汽车行业迎来了电子化浪潮。 IPC —国际电子工业联接协会®于 6 月 12 日在上海嘉定喜来登酒店举办 IPC WorksAsia 暨汽车电子高 可靠性 会议,携手领先的电子制造企业及汽车企业的专家们一起交流、探讨汽车电子设计、制造中的问题、现状及行业发展的新趋势。会议期间,IPC 全球总裁兼 CEO John W. Mitchell 博士就当今 汽车电子行业 的发展,IPC 如何帮助汽车电子企业提升高可靠性等问题进行了深入的阐述。   汽车电子化浪潮,PCB 迎来成长新动能   近些年来,伴随着汽车

  汽车电子稳定系统或动态偏航稳定控制管理系统(Electronic Stability Program,ESP)是防抱死制动系统ABS、驱动防滑控制管理系统ASR、电子制动力分配系统EBD、牵引力控制管理系统TCS和主动车身横摆控制管理系统 AYC(Active Yaw Control)等基本功能的组合,是一种汽车新型主动安全系统。该系统是德国博世公司(B0SCH)和梅塞德斯-奔驰(MERCEDES-BENZ)公司联合开发的汽车底盘电子控制管理系统。 在汽车行驶过程中,因外界干扰,比如行人、车辆或环境等突然变化,驾驶员采取一些紧急避让措施,使汽车进入不稳定行驶状态,即出现偏离预定行驶路线或翻转趋势等危险状态。装置ESP的汽车能在极短的几毫秒

  作为雷达软硬件设计的基础,收发调频体制的选择对测距、测速、测向的范围、分辨率、精度、模糊度等核心指标起着关键作用。目前很少有针对汽车雷达的系统化介绍。本文将对量产的车载雷达中最常用的收发调频体制手段,做出相关介绍。 近几年,基于微波雷达的先进驾驶辅助系统的装车率快速上升,常见应用包括前向的碰撞预警FCW、自适应巡航ACC、自动跟车S&G,以及后向的盲区探测BSD、变道辅助LCA、侧向探测CTA等。 尽管各个应用的侧重点不同,但总体上车载雷达主要是通过测量目标的距离、相对速度、角度、大小、个数等参数为驾驶者提供及时可靠的预警信息。加快速度进行发展的市场要求汽车雷达拥有更远的测量距离,更宽的探测角度、更高的测距测速测向精度,更短的探测时间,更多

  收发调频体制及芯片方案 /

  4月19日,在2023上海车展上,激光雷达系统供应商亮道智能与上市激光雷达公司Aeva(NYSE:AEVA)签署战略合作协议,双方正式建立战略合作伙伴关系。 Aeva亚太区VP 龚凯盟先生(左)与亮道智能CEO 剧学铭博士(右)代表签约 依据合作协议,双方将基于高精度激光雷达硬件产品,共同开发高性能低成本的完整车载激光雷达系统解决方案,积极拓展激光雷达在汽车和智慧城市领域的应用,推动激光雷达系统在中国的量产进程。 在应对日常驾驶环境中的复杂长尾场景时,不受环境光干扰的高精度激光雷达感知系统能够为智能驾驶车辆提供充分的安全冗余,保障用户出行安全,提升舒适驾乘体验。因此,激光雷达汽车市场的搭载量正逐年攀升。 作为一

  电子控制功能单元 聚焦到某一个电子控制功能单元,比如发动机控制功能单元,如下所示: Source:汽车发动机里所有的传感器的位置图解? 其组成是:发动机本体,传感器(位置,温度和转速等),电子控制单元ECU,执行器(电磁阀,执行电机)和执行机构等。 其工作原理是: ECU先通过采集这些传感器信号和与其他ECU进行通讯,收发一些信号; ECU再使用复杂的控制逻辑算法,计算得到执行器的控制指令; 执行器最后驱动执行机构,操控发动机机械部件运动,使得发动机按照期望的方式和效果运行。

  控制功能单元 /

  汽车厂商往往采用最新的消费电子系统来体现与其他厂商汽车的差异化,该系统必须在各种苛刻的条件下都能正常工作。动力系统、安全系统和其它汽车控制管理系统也都有同样的要求,如果出现故障,这些系统会导致更严重的后果。 汽车电子系统对于供应商提供的芯片和印制电路板的电磁辐射很敏感。因此,SAE(原汽车工程师协会)已经定义测试规范并建立满足电磁兼容(EMC)和电磁干扰(EMI)的需求,并对其进行了不断的完善。采用极近场EM扫描技术,供应商的设计团队能够最终靠一个桌面系统来计量并立即显示辐射的空间和频谱特性,避免以后在更高费用的模块、系统或整车级测试中出现一些明显的异常问题。 本文讨论几个能够展示这种测试价值的例子。第一个例子是关于“扩频时钟发生器(SS

  的lidar检测车道线.通过vision+lidar求取3D车道线 lidar检测车道线原理 一般来说lidar点包含四个维度的信息,xyz坐标和intensity,其中intensity表征着障碍物表面对激光的反射率。车道线一般是使用具有高反射率特性的涂料绘制的,车道线区域lidar点intensity相对其他地面区域要高,如下图所示。其中地面区域都是低intensity点(绿色),车道线、curb和地面标识都是高intensity点(红色和白色)。利用深度学习或者传统办法能够很容易提取lidar车道线 lidar点云BEV视图,其中红色和白色为高反射率点,绿色为低反射率点 另一方面,从图1我们也不难发现,由于lidar点云在远

  的lidar检测车道线原理分析 /

  据麦姆斯咨询报道,近期,纵慧芯光(Vertilite)在《自然·通讯》线上期刊发表的论文中展示了用于车载激光雷达(LiDAR)的创新产品——超小发散角AR-VCSEL(增透型垂直腔面发射激光器)。AR-VCSEL标志着纵慧芯光在实现低发散和高亮度方面取得了重大突破,克服了传统长腔多结VCSEL所面临的限制。 在这篇论文中,纵慧芯光展示了AR-VCSEL增透腔简洁的设计原理,以及它在激光雷达光源上显著的小发散角性能带来的综合优势。AR-VCSEL创造了VCSEL领域多项世界纪录,包括小发散角(4.1° in FWHM或8.0° in D86 full angle)、高亮度( 40 kW·mm⁻² sr⁻¹)和单模光功率(28.4

  的创新产品—超小发散角AR-VCSE /

  电气架构 产业技术路线图

  量产应用

  技术与应用研究报告

  直播回放: 贝能国际推出基于英飞凌技术的毫米波雷达模组,完美解决PIR市场痛点

  基于 Jacinto™ TDA2x SoC 和深度学习的实时 mmWave 和相机传感器融合系统设计

  Littelfuse - 汽车电子电路保护: 市场,标准,应用及解决方案

  【电路】汽车电子点火电路 (Electronic car ignition)

  【60块开发板!30份好礼!】STM32直播:多款新品发布、成功案例分享、解决方案解读

  MPS电机研究院 让电机更听话的秘密! 第一站:电机应用知识大考!第三期考题上线,跟帖赢好礼~

  有奖征文:邀一线汽车VCU/MCU开发工程师,分享开发经验、难题、成长之路等

  RISC-V 无剑联盟成立,阿里达摩院玄铁 RISC-V 处理器出货超 40 亿颗

  3 月 14 日消息,在今日举行的 2024 玄铁 RISC-V 生态大会上,RISC-V 无剑联盟宣布成立。RISC-V 无剑联盟首批联盟伙伴包括:Arter ...

  Arteris 扩展 Ncore 缓存一致性互连 IP 以加速尖端电子设计

  亮点:高效:专为最大限度地提高工程设计效率和加快产品上市时间而设计,用于连接基于 Arm 和 RISC-V 设计的半导体 IP 模块和子系统 ...

  嘉楠基于RISC-V的端侧AIoT SoC采用了芯原的ISP IP和GPU IP

  将芯原像素处理IP组合集成到高精度、低延迟的K230芯片中2024年3月14日,中国上海——芯原股份 今日宣布嘉楠科技全球首款支持RISC-V Vecto ...

  近日,龙芯中科在投资者互动平台回应用户提问时表示,龙芯第二代GPU核LG200将在2K3000中应用,2K3000计划在今年上半年交付流片。LG200支持 ...

  调用 GRAPH FB下图显示了GRAPH FB 的调用:① 顺控器和各个参数的状态信息以及各个步和转换条件的状态信息都存储在“GRAPH_Sequence_D ...

  S7-1500/ET 200MP的系统电源与负载电源模块有什么不同呢?

  嵌入式处理器嵌入式操作系统开发相关FPGA/DSP总线与接口数据处理消费电子工业电子汽车电子其他技术存储技术综合资讯论坛电子百科

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