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汽车电子车载雷达和超声波雷达系统工作原理

来源：半岛电竞官网入口发布时间：2024-03-13 11:48:21

汽车电子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系统应用，随着电子技术的不断发展和汽车电子创新性用途的不断开发，汽车电子开始广泛应用于汽车的各个领域。汽车电子种类较多，按照应用领域划分可以分为汽车电子控制系统（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以分为传感器、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快速增长。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，自动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主要包括视觉感知、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。不同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广泛应用于高、中、低档等各类车型；因为自动驾驶的冗余和容错要求导致越是高阶的自动驾驶需要装配越多的汽车智能驾驶感知系统，所以随着自动驾驶阶段的提升，单车的汽车智能驾驶感知系统数量需求预计将同步增加。

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，实时地显示给驾驶员，从而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应用于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，超声波雷达系统主要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。自动泊车系统可以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系统，自动泊车系统通过遍布车辆周围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，从而实现自动泊车。

盲点侦测系统又叫并线辅助系统，主要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，使驾驶者提前觉察可能发生的危险。ADAS 系统利用ARM、DSP、EVE 等处理器处理相关数据，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 系统主要应用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 系统主要包括感知系统（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，可以应用于泊车辅助和行车辅助等多场景。车载摄像系统主要包括前视摄像头、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，主要用于泊车辅助；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，主要应用于 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，还可以实现行人/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结构，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，全球汽车行业产销量稳步增长，2015 年全球汽车行业产量达到 9,068 万辆，此后全球汽车年产量持续稳定在 9,000 万辆以上。2005-2019 年间，全球汽车产量、销量的变动情况如下：

在全球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，成为全球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%；中国汽车销量占全球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，现已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。

电子报道：日前，由英飞凌主办的“福特-新能源汽车电子相关系统方案专场”技术研讨会（IATW）在南京福特召开。众多业界同仁分享并交流了英飞凌新能源系统的产品及相关解决方案，青铜剑科技作为英飞凌IGBT驱动方案合作伙伴，也在研讨会上展出了最新的驱动方案。青铜剑科技与英飞凌深度合作，联合开发了多款功能强大、高可靠性的汽车级IGBT驱动，分别是基于英飞凌HybridPACK™ Drive、HybridPACK™1 DC6和HybridPACK™2封装的IGBT驱动方案。该系列产品具有高精度温度检测以及母线电压隔离采样等功能，兼具高性能和高性价比，极具竞争力。产品型号：6AP0215T08-HPD 基本

近期，由北京中科泛华测控技术有限公司为汽车电子检测行业新设计的汽车仪表盘检测系统已经成功完成后期调试，交付客户使用。现今，出于对保护驾驶者安全性能的考虑，汽车厂家们对于仪表盘检测的要求日趋严格，高精度、广泛适应性及高复用性已经成为汽车仪表盘必然的发展趋势，原有的仪表盘人工检测已经不再符合其要求，泛华测控为满足这一需求，推出了高技术含量的汽车仪表盘检测系统。该系统以“柔性测试”技术为核心设计理念，采用“机器视觉”方案，通过全程的机器及数字化处理，实现了对仪表指针的校准与验证、LED颜色与亮度、LCD字段完整性、LCD及仪表背光和指针亮度的均匀性与颜色的一致性等项目测试，在很大程度上避免了人眼操作的误差和错误

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O 引言波导缝隙天线自上世纪中叶以来有了很大的发展，广泛用于地面、舰载、机载、导航等各个领域。由于缝隙阵列天线对天线口径面内的幅度分布容易控制，口径面利用率高，体积小，易于实现低或极低副瓣等特点，因而使其获得广泛使用。在波导缝隙天线的研究方面，许多学者对缝隙天线理论和实验进行了大量基础性的研究工作，因而波导缝隙天线的理论越来越成熟。本文所设计的就是基于车载雷达系统应用的一种小型波导缝隙天线。该天线要求在水平面内具有宽波束的特点，能够覆盖比较宽的范围，从而更有效地提高车辆的战场生存能力。天线需要满足的性能指标如下：a.增益：大于11dB;b.3dB波束宽度：E面为20°，H面为110°;c.副瓣电平：小于-13d

的波导缝隙天线设计 /

10月17日，德州仪器（TI）在京举办的推动汽车系统发展与创新媒体交流会上，TI全球汽车系统业务总监Heinz-Peter Beckemeyer向包括雷锋网 (公众号：雷锋网) ·新智驾在内的十余家媒体表示，站在下一个汽车产业变革的风口，德州仪器将在赋能全球汽车电子产业发展的市场中做得更多。 * TI全球汽车系统业务总监Heinz-Peter Beckemeyer （右）和TI中国区汽车事业部总经理沈源（左） “TI在汽车行业拥有35年的经验，”Beckemeyer如是说，“TI专注于高级驾驶辅助系统、车身电子元件、信息娱乐系统以及混合动力汽车（HEV）、电动汽车（EV）和传动系统，帮助汽车制造商实现系统优化，满足

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