超声波雷达USS在自动泊车中的应用

开垦者

USS具有快速响应、低成本和易于集成的优点，使其成为自动泊车系统中不可或缺的重要组成部分。

1.原理

TOF飞行时间+三角定位：

发射超声波：传感器通过一个发射器产生高频的超声波脉冲，通常频率在20kHz至200kHz之间。这些超声波脉冲会以声速的速度传播到目标物体。接收反射波：当超声波脉冲遇到目标物体后，部分声能会被目标物体吸收，而其余的声能会以反射波的形式返回到传感器。计算距离：传感器通过测量超声波的发射和接收时间间隔来计算目标物体与传感器之间的距离。由于超声波传播速度在空气中约为343米/秒，可以通过测量时间间隔和声速来计算距离。数据处理：传感器将测得的距离数据转换为数字信号，通过多个探头的回波特性将物体进行一定程度的识别和分类。数据传输：通过通讯接口传输给主控制系统。主控制系统可以根据距离数据来实现各种应用，如障碍物检测PDC、自动泊车APA等。

2.AK标准
AK标准：AK标准是由欧洲宝马、戴姆勒和大众三大汽车集团针对泊车辅助系统的超声波传感器制定的技术参数标准；旨在统一超声波传感器在泊车辅助系统中的技术要求和性能指标，确保不同厂家生产的传感器具有一致的性能和可靠性，从而提高泊车辅助系统的稳定性和可靠性。
AK2超声波：AK标准当前已经更新到了AK2，AK2标准较之AK1标准主要增加了功能安全和超声波编码等相关要求。符合AK2标准的超声波传感器被称为AK2超声波。

AK2的相较于AK1优势：

抗同频干扰测距能力强
功能安全ASIL-B

图1 AK2传感器 图来源于网络
3.车端布置

系统架构：在具备自动泊车功能的车辆上，一般会存在12个超声波传感器，分为4组（每组2pcs短距离UPA传感器、1pcs长距离APA传感器），将车辆分为四个空间进行探测。在不具备自动泊车功能的车上，可能仅存在8个USS作为PDC报警使用。
UPA雷达：安装在汽车前后保险杠上的,用于测量汽车前后障碍物的倒车雷达。图2中绿色部分，前后各4个，一般用于PDC报警。APA雷达：安装在汽车侧面的，用于测量侧方障碍物距离的超声波雷达，提供给自动泊车系统做空间车位的感知信息。图2中红色部分，前后各2个。


图2 12USS传感器部署 图来源于网络
4.输出信息

USS的一般厂家都会提供感知算法，可以集成在USS控制器中，或者直接接入ADCU进行感知，并提供相关数据结果。

空间车位：能够支持输出双边多个车位，以及车位的坐标。

障碍物点：能够输出多个障碍物点，障碍物点的高度分类、距离，以及通过对特定物体的聚类实现类型的识别。

自身故障：能够输出自身的故障相关信息。

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觉后不知明月上，满身花影倩人扶。

——《和袭美春夕酒醒》陆龟蒙