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汽车电子车载雷达和超声波雷达系统工作原理

【概要描述】

汽车电子车载雷达和超声波雷达系统工作原理

【概要描述】汽车电子车载雷达和超声波雷达系统工作原理

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  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。

  近年来,安全、智能、娱乐化的出行方式正在成为越来越多人的刚需,由此带动了汽车电子在汽车工业中的长足发展。作为极具前瞻性的朝阳产业,汽车电子在电子信息技术驱动下,基本实现了从机械化到机电一体化的转型。随着公众对汽车舒适性和安全性要求持续提升,汽车电子厂商正在加快转型升级速度,致力用更高水平的制造工艺来推动产业发展。 NEPCON China (中国国际电子生产设备暨微电子工业展)作为电子制造行业久富盛誉的高端交流平台,长期关注汽车电子产业成长。针对当下汽车电子旺盛的发展势头,今年的NEPCON China邀约到众多汽车电子制造相关展商,全面布局汽车电子产业链,推动产业向智能化多元化升级,藉此引领行业发展前沿。 智能化引领行业

  制造工艺提升 /

  广东省东莞市长安镇计划在未来3至5年时间内,在其滨海新区打造一座面积为8,000亩的汽车产业园,首期规划用地3,000亩,基建设施投资达30亿元。该产业园将依托东莞市和长安镇完善的工业配套基础,承接国内外汽车产业转移,满足广州本田、丰田、日产和深圳比亚迪等周边整车项目的零部件市场需求。 长安镇政府相关负责人称,打造汽车产业园的主要功能在于发展汽车模具。目前,长安镇的五金模具产业发展处于整合阶段,模具产业已具雏形,但并不全面成熟。因此,长安将在未来几年里,特别是从今年第九届长安模具展开始,将会有所侧重的、有所突出的引进相关项目,为整个产业的推动发展提供有利的条件。据模具网CEO、深圳模具技术学会专家委员、中国国际经济发展研究中心

  全球领先的汽车电子及人工智能物联网芯片公司恩智浦半导体(NASDAQ:NXPI)与中国汽车电子行业的领军企业深圳市航盛电子股份有限公司(以下简称“航盛”)在“2018恩智浦未来科技峰会”上签署战略合作协议,双方将在既往产品与技术合作的基础上展开长期深度的联合研发,共同潜心深耕智能出行、互联汽车等创新领域。 基于此协议,恩智浦和航盛将致力于在智能安全辅助和车身控制、车载信息娱乐等方面实现跨越式提升。双方将基于恩智浦整体解决方案,共同研发下一代智能驾舱,该解决方案涵盖了恩智浦i. MX8应用处理器、S32K处理器、电源管理芯片、收音DSP芯片、高性能Class D数字功放、以太网芯片等。新一代智能驾舱将真正在整个智能网联汽车

  产业升级 /

  汽车电子产业正经历一轮深刻变革,未来汽车将向安全、互联、智能、节能的方向发展,高级汽车驾驶辅助系统(ADAS)、无人驾驶、车联网、新能源汽车等新产品和新功能层出不穷,全景可视、虚拟仪表盘、大屏信息娱乐系统等电子系统飞速发展,而这也为半导体企业带来发展机遇。 在最近举办的慕尼黑上海电子展上,汽车主题展商及展品占据了展馆最吸引眼球的部分,全球顶级的半导体方案提供商、汽车连接器、汽车电子系统制造商汇聚一堂。其中,富士通电子元器件公司作为原厂及代理商,更是拿出了自家车用产品技术和方案,以及核心代理产线的汽车方案参展。“富士通电子作为在全世界汽车电子产业深耕多年的行业老兵,我们在中国及全球汽车市场中有广泛的合作关系和资源,我们此次带来的纯电动

  测试仪器 测试项目 ★机械部件 万用表(加温度,压力,转速模块)红外点温仪压力,温度,回路过程校准仪 发动机的冷却系统,散热系统,加热(热风)系统和空调系统。水箱温度,散热器入口端散热箱。温度调节器和风扇开关。 活性碳罐清洗线圈; 发动机的转速; 油压,检查压力调节器,油泵以及阀门; 充电系统;起动系统;燃油/空气系统;点火系统;车身/发动机管理/冷动系统。 内窥镜 观察机械狭小内部情况 热像仪 轮胎检测 焊接机器人检测 汽车电器检测:电气线束 汽车前照灯:灯罩发热 座椅加热检测 发动机检测 刹车片检测: 刹车片发热测试 汽车前风挡:了解玻璃内加热丝通电后温度

  全球半导体贸易统计组织(WSTS)把它对2008年全球半导体市场的增长率预计调降了一半。据WSTS,预计2008年全球半导体市场增长4.7%,至2,677亿美元。2007年IC市场增长率是3.2%。 WSTS表示,上述预测比WSTS去年11月发表的预测降低了4.4个百分点,还在于2007年第四季度市场形势低迷。但它对2009和2010年市场增长率的预测分别是5.8%和8.8%,仍然接近当初的预计。 WSTS的全球董事长在声明中表示:“WSTS预测市场对PC、数字消费类电器、移动通讯和汽车电子的需求一直增长,每个系统中的半导体内容增加促进了这种趋势。”

  汽车电子其实并非与其它复杂电子科技类产品完全不同:多个中央处理器、网络、实时数据收集,以及极为复杂的PCB。汽车行业的设计压力与别的类型的电子科技类产品相似:设计时间短,市场之间的竞争激烈。那么汽车电子与例如一些高端娱乐产品电子之间有啥不一样的区别?天壤之别!如果PCB在娱乐产品中出现故障,人们的性命不受威胁;但要是在汽车中出现故障,人们的性命就岌岌可危了。因此,汽车电子部件的可靠性设计是设计过程中需要仔细考虑的一个主要方面。 时间和费用压力 与承受着设计时间和开发费用压力的全部的产品一样,汽车部件也不例外。一项开发实践能给电子科技类产品公司满足这些基本商业目标提供很大帮助,它是使用虚拟样机来对设计做多元化的分析,并且无需费用和时间来建立多种物理样机,测试这些模型以及根

  未来三年中国MCU市场将呈两位数增长 在国际金融危机的影响下,电子整机制造的需求和投资都出现不同程度的下降。2009年,全球MCU(微控制器)销售额同比出现较大幅度下滑。出现这样一种现象主要是由于两个方面的原因:一方面,受购买力下降等因素的影响,汽车电子、计算机、消费电子等整机需求量开始上涨持续下降,导致市场对上游MCU产品需求量开始上涨减缓;另一方面,经济环境的不利影响,导致制造企业的投资力度明显减小,直接抑制了工业控制等领域电子整机需求的增长,因此也在某些特定的程度上拉低了MCU市场的需求。 中国是全球电子制造大国,拥有全球最重要的电子科技类产品制造基地,近几年中国市场对MCU的需求持续保持平稳增长的态势。从上涨的速度来看,随着规模基

  表现抢眼 /

  关键技术与应用算法

  控制器

  装置图解检修手册

  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)

  2024年4月3日 – 专注于推动行业创新的知名新品引入 (NPI) 代理商™贸泽电子 (Mouser Electronics) 紧跟潮流,通过内容丰富的沉浸式 ...

  4月3日消息,据新闻媒体报道,由于Exynos效能始终和高通有差距,三星将继续采用双处理器策略,高通骁龙处理器仍将在S25系列上出现。此前有报道 ...

  AP2905 是一款高效率同步降压稳压器,在 6 V ~ 40 V 宽输入范围内可提供 0 7 A 输出电流。固定5 V输出版本可节省 2个分压电阻 ...

  PN8370M+PN8306M小体积5v2a充电器方案因其节省外围、稳定性很高、功能齐全、深受工程师青睐,在市场得到了广泛应用。PN8370M是一款高性能的原 ...

  PN8611集成超低待机功耗原边控制器、FB下偏电阻和电容、VDD供电二极管、CS电阻及650V高雪崩能力智能功率MOSFET,用于高性能、外围元器件超 ...

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