浅谈倒车雷达工作原理

修改稿收稿日期： 2010-11-04 作者简介： 冯云庚 （1982-）， 男， 专科， 助理 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师， 2004年毕业后一直从事汽车电器 （线束及其整车原理方向） 的设 计开发、 改进工作； 王艳秋， 女， 本科， 助理工程师， 毕业后从事汽车电器的研究改进工作。 倒车雷达又称泊车辅助系统， 是汽车泊车安全 辅助装置。 能以声音或者更为直观的显示告知驾驶 员周围障碍物的情况， 解除驾驶员倒车时左右探视 所引起的困扰， 并帮助驾驶员扫除视野死角和视线 模糊的缺陷， 提高倒车安全性。 1 倒车雷达工作原理 倒车雷达由超声波传感器 （俗称探头）、 控制 器和显示器 （或蜂鸣器） 等部分组成， 如图1所示。 倒车雷达一般采用超声波测距原理， 传感器在控制 器的控制下发射超声波信号， 当遇到障碍时， 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， 并判断出障碍物的位置， 显示距离并 发出其他警示信号， 从而达到安全泊车的目的。 倒车雷达工作原理框图如图 2所示 。 MCU （Microprocessor Control Uint） 通过预定的程序设 计， 控制相应电子模拟开关驱动发射电路， 使超声 波传感器工作。 超声波回波信号通过专有的接收滤 波放大电路进行处理后， 由MCU的IO口对其进行检 测。 当全部传感器工作完成后， 由系统通过特定的 算法得出最近的距离， 并驱动显示电路工作， 来提 醒驾驶者最近的障碍物距离及方位。 2 超声波工作原理 超声波工作原理如 图3所示。 利用超声波传 感器产生的超声波对车 后发射， 如在一定范围 内碰到物体， 就有一反 射波返回发射源 （超声 波传感器的 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面）， 主机 利用发射波和反射波之间的延迟时间和声波速度就 能测得距离。 2.1 超声波信号的发射 当汽车处于倒车状态时， 倒车雷达开始启动，图1 倒车雷达的组成 图2 倒车雷达工作原理框图 图3 超声波工作原理 浅谈倒车雷达工作原理 冯云庚， 王艳秋 （济南吉利汽车有限公司技术部， 山东 济南 250109） 摘要： 简要介绍超声波倒车雷达的原理， 并以吉利轿车为例， 阐述其GC-1倒车雷达的组成。 关键词： 倒车雷达； 工作原理； 超声波； 吉利帝豪 中图分类号： U463.99 文献标识码： B 文章编号： 1003－8639（2011）03－0018－03 Working Principle of Reversing Radar FENG Yun-geng， WANG Yan-qiu （Ji’nan Geely Automobile Co.， Ltd.， Ji’nan 250109， China） Abstract： The author introduces the principle of ultrasonic reversing radar and expounds the construction of GC-1 reversing radar on GEELY automobiles. Key words： reversing radar； working principle； ultrasonic； GEELY EMGRAND 18 《汽车电器》2011年第 3期 使用●维修 Operation●Maintenance 图9 安装高度与探测距离的对应关系示意图 控制器控制超声波传感器发射超声波信号后， 再检 测超声波的回波信号。 超声波的发射是由控制器发 射一串脉冲信号， 经放大电路放大后， 通过超声波 传感器发射出去。 2.2 超声波信号的接收 当超声波发射完成后， 控制器立即检测是否有 经障碍物反射回来的超声波信号， 通过主机上的滤 波电路， 并计算发射的时间， 利用S=（T×V） ／ 2就可 以得出障碍物距离。 3 超声波传感器介绍 超声波传感器又称探头， 是整个倒车系统最核 心的部件， 其作用是发出及接收超声波。 影响其性 能的主要参数有： 外形尺寸与工作频率。 3.1 工作频率 倒车雷达超声波传感器频率目前常用的有 ： 40 kHz， 48 kHz， 58 kHz等。 频率为40 kHz传感器的 侦测范围如图4所示； 频率为48 kHz传感器的侦测范 围如图5所示； 频率为58 kHz传感器的侦测范围如 图6所示。 选用不同频率的传感器以满足不同车型 的实际要求。 3.2 性能与高度、 仰角关系 倒车雷达的性能与超声波传感器的安装高度、 安装位置的保险杆仰角关系最为密切。 由上述传感器的原始特性， 可以了解到其基本 侦测角度水平垂直的比值为2∶1， 而且约为120°∶60°。 水平探测角度的示意图如图7所示， 垂直探测 角度的示意图如图8所示。 由图9可知： 相同安装高 度， 探测距离较远易照地 （图9a）； 相同探测距离， 安装高度较低易照地 （图9b）。 在实际运用上 ， 一般而言不会希望地 面上比较小的障碍物 被侦测到， 或是在不 平整的碎石头路面有 “误动作” 的发生。 图4 频率为40 kHz传感器的侦测范围示意图 图5 频率为48 kHz传感器的侦测范围示意图 图6 频率为58 kHz传感器的侦测范围示意图 图7 水平探测角度示意图 图8 垂直探测角度示意图 19《汽车电器》2011年第 3期 Operation●Maintenance 使用●维修 3.3 克服照地的几种方案 1） 提高超声波传感器的安装高度， 一般超声 波传感器的安装高度在550~600mm， 提高超声波传 感器安装高度的同时需考量保险杠造型。 2） 超声波传感器 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 为上仰， 如图10所示。 3） 采用频率更高的传感器， 因其垂直角度小， 不易照地， 但价格提高， 不常用。 通过以上各种解决措施可知： 尽管解决不照地 的设计方案有多种， 但安装高度和保险杠角度一般 无法改变， 又受成本的制约， 通常采用提高超声波 传感器仰角的办法来满足其探测性能。 4 以GC-1为例简要说明其构成 GC-1作为吉利汽车的C级轿车， 倒车雷达系统 使用了BOSCH公司最新的停车辅助技术， 下面简要 介绍其组成。 4.1 GC-1倒车雷达系统组成 GC-1倒车雷达系统由倒车雷达控制器及其安 装支架、 超声波传感器及其防错式安装支架、 组合 仪表显示装置构成， 如图11所示。 4.1.1 倒车雷达控制器 在倒车时接收各传感器反馈的信号， 并与自身 存在的数据进行比较， 判断出障碍物的位置。 根据 位置的远近不同， 发出不同的声光报警信号给组合 仪表， 提示驾驶员作出不同的动作， 达到安全倒车 目的。 4.1.2 超声波传感器 俗称探头， 负责监控探测范围内的障碍物。 在 倒车时， 传感器发射出超声波信号， 当遇到障碍物 时超声波被反射回来， 传感器又把信号收集， 并以 电信号的形式传给倒车雷达控制器。 4.1.3 组合仪表显示装置 声光报警装置 集成在GC-1的组 合仪表内， 组合仪 表通过K-LINE接 收来自倒车雷达控 制器的声光信号。 MCU内部处理后 ， 以不同频率和不同 符号 （图12） 通过 蜂鸣器和液晶屏提示驾驶员， 使驾驶员作出反应。 4.2 倒车雷达系统布局图 倒车雷达控制 器、 超声波传感器、 组合仪表在整车上的 安装位置如图 13所 示， 控制器安装在汽 车后备厢右侧， 超声 波传感器安装在后保 险杠上， 声光报警装 置组合仪表安装在仪 表台左侧。 5 总结 本文介绍了倒车雷达的工作原理， 并对吉利帝 豪车倒车雷达进行简单介绍。 希望对使用和维修人 员有所帮助。 参考文献： ［1］ 刘海峰. 汽车倒车雷达系统全接触［J］. 汽车电器， 2007， （12）： 5-8. ［2］ 肖炎根 . 基于单片机超声波倒车雷达系统的设计 ［J］. 电子元器件应用， 2008， （7）： 59-62. ［3］ 吴 研. 超声波倒车雷达系统的设计 ［J］. 工业控制技 术， 2006， （6）： 88-90. ［4］ 博世汽车公司内部资料. 倒车雷达设计［Z］. （编辑 唐兴年） 图10 超声波传感器设计为上仰 图11 GC-1倒车雷达系统的组成 图12 组合仪表显示装置 图13 倒车雷达系统布局图 20 《汽车电器》2011年第 3期 使用●维修 Operation●Maintenance