智能汽车传感器技术-超声波雷达视觉传感器技术完整全套课件

智能汽车传感器技术目录绪论超声波雷达技术项目1毫米波雷达技术项目2激光雷达技术项目3视觉传感器技术项目4组合导航技术项目5多传感器融合技术项目6绪论项目导航0.1智能传感器概述0.2智能汽车传感器0.3智能汽车传感器的应用问题导入智能驾驶离了传感器可不行问题导入什么是智能传感器？超声波雷达常用于什么场合？0.1智能传感器概述0.1.1传感器与智能传感器传感器是一种检测装置，能够将检测到的特定信息转换为控制系统可用的电信号，以实现信息的传输、处理、存储、显示、记录、控制等功能。国家标准GB/T7665—2005《传感器通用术语》对传感器的定义是：能感受被测量并按照一定的规律转换为可用输出信号的器件或装置。传感器一般由以下4部分组成，如图所示。传感器的组成0.1.1传感器与智能传感器智能传感器是一种可与外部系统进行双向通信，用于发送测量信息和状态信息，接收和处理外部命令的传感器。它在传统传感器的基础上增加了微处理器（或微型计算机），不仅可对传感器内部行为进行调节，还可充分利用微处理器的计算和存储能力来完成对数据的采集和处理。0.1.1传感器与智能传感器智能传感器的组成如图所示。在工作时，传感器将被测量转换为电信号，电信号在经过预处理器的A/D转换后被送入微处理器。微处理器不仅可对测量数据进行存储、计算等，还可将相应的信息反馈至传感器，从而实现对传感器的调节，提升传感器的数据采集性能。

智能传感器的组成智能传感器如何实现的智能化操作？0.1.2智能传感器的特点智能传感器可以通过微处理器驱动，具备通信、板载诊断等功能，可以实现智能化操作。例如，在智能手机、人工智能/机器人、AR/VR、无人机、智能穿戴、智能家居和智能汽车/自动驾驶等领域中，智能传感器都起到了关键作用。0.1.2智能传感器的特点高精度相较于传统传感器，智能传感器有如下特点。高可靠性高性价比多功能0.1.2智能传感器的特点高精度传统传感器容易出现输入输出的非线性误差、幅度误差、零点误差、正反行程误差等确定性系统误差。而智能传感器具有信息处理功能，不仅能够通过软件修正此类误差，还可适当地补偿随机误差，从而降低噪声、提高检测精度0.1.2智能传感器的特点智能传感器可自动修正某些由环境因素导致的系统特性漂移（如零点漂移、灵敏度漂移等），从而提高了抗干扰能力。同时，它能够对外部信息进行自动收集、数据处理、逻辑判断、功能计算等，大大提高了稳定性高可靠性0.1.2智能传感器的特点多功能智能传感器能够实现多参数、多传感器综合检测，并通过编程来改变使用的范围；具有自适应功能，输出数据的范围可根据检测对象和检测条件的变化而变化；具有多种数据输出形式（如PIO、RS-232、IEE-488等），能够适配多种应用系统；具有数字通信接口，可直接将数据送入远程计算机0.1.2智能传感器的特点在同等精度要求下，与功能单一的传统传感器相比，智能传感器的性价比较高，尤其是在集成了成本相对较低的单片机后，智能传感器的性价比优势更加明显高性价比0.1.3智能传感器的功能966+在用户输入零值或某一标准量值后，智能传感器通过软件的自校准功能可自动实现在线校准01.自校准功能智能传感器可根据内部程序自动处理数据，如统计数据、消除异常值等04.数据处理功能03.自诊断功能接通电源后，智能传感器可进行自检，检查自身是否存在故障。若存在故障，则将故障信息发送至上位机02.自补偿功能智能传感器可对非线性误差、温度漂移、时间漂移等进行自动补偿0.1.3智能传感器的功能微处理器可与传感器构成闭环，不仅可接收和处理传感器的测量数据，还可通过反馈回路实现对传感器测量过程的调节和控制05.双向通信功能07.数字量输出功能智能传感器可输出数字信号，方便与计算机或接口总线进行数据传输06.信息存储和记忆功能智能传感器可存储、记忆大量信息，如历史信息等，用户可随时查询和调用课堂训练智能传感器有哪些特点？智能传感器有哪些功能？课堂小结智能传感器概述传感器与智能传感器智能传感器的特点智能传感器的功能0.2智能汽车传感器课堂讨论请以小组为单位讨论如下问题：汽车中的“智能”主要体现在什么方面？智能汽车传感器大致分为几种类型？汽车中的“智能”主要体现在自动驾驶方面。要实现自动驾驶，就需要汽车具有环境感知能力，能在各种复杂情况下不断收集周围环境的信息，并对周围环境进行识别、检测、跟踪，因此汽车上会安装大量传感器。按功能的不同，智能汽车传感器大致可分为距离感知类传感器主要有超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达等视觉感知类传感器主要是指视觉传感器（俗称摄像头）定位与导航类传感器主要有各种定位与导航系统（或装置）人们通常根据使用场景的不同，选择其中若干传感器进行组合，并采用多传感器融合技术使其协同工作。常见的智能汽车传感器超声波雷达是利用超声波的特性来探测周围环境的传感器。在工作时，超声波雷达通过超声波发射器发射超声波，并通过超声波接收器接收被障碍物反射回来的超声波，然后根据发射与接收超声波之间的时间差来计算障碍物与超声波雷达之间的距离。0.2.1超声波雷达0.2.1超声波雷达超声波雷达的特点数据处理简单、快捷体积小、成本低探测距离近，仅为1～5m精度较低常用于近距离探测、侧方障碍物探测等场合，如停车辅助、盲点监测等毫米波雷达是一种新型微波雷达，其波长介于厘米波和光波之间。因此，毫米波雷达兼具了微波雷达和传统光电雷达的优点，同时也具有自身独特的性质。0.2.2毫米波雷达0.2.2毫米波雷达毫米波雷达有哪些优点？0.2.2毫米波雷达优点：与传统光电雷达相比与其他微波雷达相比优点一体积与质量小优点二空间分辨率高优点一穿透烟雾、灰尘进行探测的能力强优点二能全天候工作0.2.2毫米波雷达缺点：难以识别出正在转向和换道的车辆常用于远距离探测的场合，如自动距离控制和制动辅助等0.2.3激光雷达激光雷达可通过激光发射器发射激光束来扫描周围环境，并通过激光接收器接收被障碍物反射回来的激光束，然后根据发射和接收激光束之间的时间差来计算障碍物与激光雷达之间的距离。020.2.3激光雷达优点：01方向性好、精度高、无电磁干扰02可获得较为精确的距离和位置信息03跟踪目标，创建被测物体的3D图像，从而绘制出周围环境的地图因此，激光雷达广泛应用于障碍物检测、目标分类与运动跟踪、3D建模、高精度地图绘制等场合，是无人驾驶汽车必备的传感器。0.2.3激光雷达激光雷达价格昂贵、技术性较强，且环境适应性差，雨、雾天气会对其工作产生较大影响。缺点：0.2.4视觉传感器视觉传感器可通过光学元件和成像装置获取外部环境的图像信息，其精度与分辨率、探测距离有关。通过在车辆上的各个位置安装视觉传感器，可获取车辆外部360°视野并建立图像模型。缺点0.2.4视觉传感器受天气、光照等外界条件影响较大应用主要用于车道边线识别、交通信号灯识别、障碍物检测、行人检测、驾驶员状态检测等场合。优点成本低检测范围广信息容量大0.2.4视觉传感器种类超声波雷达毫米波雷达激光雷达视觉传感器远距离探测能力弱强强强夜间工作能力强强强弱全天候工作能力弱强弱弱受天气影响程度小小大大烟雾环境工作能力一般强弱弱雨雪环境工作能力强强一般一般温度稳定性弱强强强高车速检测能力弱强强一般目标识别能力弱弱一般强几种智能汽车传感器的性能对比0.2.5定位与导航系统目前，车辆定位多采用卫星定位系统，导航则采用惯性导航系统（inertialnavigationsystem,INS）、组合导航系统等。0.2.5定位与导航系统卫星定位系统能够全天候地为用户提供准确的位置坐标，但在遮挡物较多的环境中其信号强度会受到干扰INS利用惯性原理并结合数学分析来实现定位和导航的，不存在信号丢失的问题，但会出现较大的误差组合导航系统

集成了卫星定位、惯性导航、高精度地图等多种技术，利用多种信息源相互补充，能够在任何时间和地点提供准确的车辆位置坐标，是汽车常用的导航系统课堂训练智能汽车传感器大致可分为哪些？毫米波雷达的优缺点有哪些？课堂小结智能汽车传感器超声波雷达毫米波雷达激光雷达视觉传感器定位与导航系统0.3智能汽车传感器的应用汽车上安装有大量的传感器，利用多传感器融合技术可将不同种类的传感器相互组合，形成具有特定功能的驾驶辅助系统。03各种功能不同的驾驶辅助系统构成了先进驾驶辅助系统（advanceddriverassistancesystems,ADAS）。根据国家标准GB/T39263—2020《道路车辆先进驾驶辅助系统（ADAS）术语及定义》，ADAS是指利用安装在车辆上的传感、通信、决策、执行等装置，实时监测驾驶员、车辆及其行驶环境，并通过信息或运动控制等方式辅助驾驶员执行驾驶任务或主动避免/减轻碰撞危害的各类系统的总称。03常用的ADAS有哪些系统？公募基金券商管理产品保险管理产品私募基金常用的ADAS常用的ADAS0.3.1AEB系统01信息采集模块

在工作时，AEB系统通过信息采集模块实时监测车辆前方的行驶环境02控制模块利用控制模块对车辆行驶状态进行分析03执行模块在可能发生碰撞危险时通过执行模块自动启动车辆制动系统，使车辆减速，从而保证驾驶安全信息采集模块布置有多种传感器:毫米波雷达激光雷达车速传感器制动传感器转向盘转角传感器可为车辆提供实时、安全、准确的路况信息0.3.1AEB系统使用毫米波雷达实现ADAS功能主要是通过对目标物发送电磁波并接收回波来获得目标物体的（)、(）和(

).距离速度角度0.3.1AEB系统组成及作用0.3.2LDW系统

LDW系统主要由传感器、控制单元、显示器3部分组成，可实时监测车辆在车道上的行驶状态，并在车辆突然大幅度偏离车道且未打转向灯时，及时报警，以对驾驶员进行警示。1.传感器在工作时，LDW系统会通过视觉传感器实时采集车道边线的图像信息，并对图像信息进行处理，以得到车道的几何结构；同时，LDW系统利用车速传感器、转向盘转角传感器等获取车辆的状态信息。2.控制单元通过控制单元分析判断车辆是否在车道中发生偏移。3.显示器若车辆在车道中发生偏移且未打转向灯，则LDW系统将通过显示器发出警告信息，整个过程可在0.5s内完成。0.3.2LDW系统0.3.3LKA系统LKA系统信息采集模块、控制模块、执行模块视觉传感器车速传感器转向盘转角传感器0.3.3LKA系统LKA系统功能01LKA系统可通过视觉传感器识别车道边线，实时监测车辆在车道中的位置，并在必要情况下自动调整车辆转向，使车辆保持在原车道内行驶。LKA系统应用02应用于结构化道路，如高速公路、城市干道等车道边线清晰的公路。0.3.4ACC系统主要由信息采集模块、控制模块、执行模块和人机交互系统组成ACC系统利用毫米波雷达和红外传感器实时监测车辆前方的行驶环境，当发现前车车速或道路条件发生变化时，就会向执行模块发送指令，以自动调整车辆的行驶速度，从而使车辆与前车保持安全距离。ACC系统适用于多种路况，可为驾驶员提供较为轻松的驾驶方式。02优点01运行方式ACC系统0.3.5IPA系统信息采集模块控制模块执行模块在车辆开启自动泊车功能时，IPA系统可通过视觉传感器和超声波雷达识别有效泊车空间，并使用导航系统和转向盘转角传感器感知车辆位置和行驶方向。控制模块会根据采集到的信息自动计算泊车轨迹。执行模块则精准控制转向盘的转动以及车辆的加速、制动等，直至车辆完成自动泊车。课堂训练什么是驾驶辅助系统？LKA系统中的信息采集模块分为哪几个传感器？课堂小结智能汽车传感器的应用AEB系统LDW系统LKA系统ACC系统IPA系统课堂讨论请以小组为单位讨论如下问题：智能汽车传感器与传统汽车传感器的区别是什么？智能汽车中的超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达等环境感知传感器的种类和应用分别是什么？它们的布置原则是什么？谢谢观看智能汽车传感器技术目录绪论超声波雷达技术项目1毫米波雷达技术项目2激光雷达技术项目3视觉传感器技术项目4组合导航技术项目5多传感器融合技术项目6项目1

超声波雷达技术超声波雷达利用超声波来探测周围障碍物，可在超声波频率范围内将电信号转换为超声波信号。超声波雷达技术较为成熟，成本低廉，在汽车领域应用已有数十年之久。项目导读在车辆停车或低速行驶时，超声波雷达能够有效探测近距离障碍物，因此常被安装在汽车前后保险杠的上方及汽车侧面，用于全方位、无死角地识别近距离障碍物，帮助驾驶员进行精确驾驶。项目导读自动泊车功能自动驾驶功能盲区碰撞预警高速横向辅助本项目主要介绍超声波雷达的基本知识、常见故障及其检修方法。实现都离不开超声波雷达项目导读知识目标：学习目标了解超声波的特性。掌握超声波雷达的特点、分类及组成。了解超声波雷达的应用。熟悉超声波雷达的测距原理及技术参数。掌握超声波雷达的常见故障及其检修方法。

能熟练使用超声波雷达的拆装工具。能拆装超声波雷达。能检修超声波雷达的常见故障。技能目标：培养独立思考、处理和分析问题的能力。弘扬精益求精的工匠精神。培养勇于探索、敢为人先、知难而进的创新精神。素质目标项目导航任务1.1认识超声波雷达任务1.2检修超声波雷达任务1.1

认识超声波雷达小李一直为自己糟糕的停车技术而苦恼。近日，他试驾了一辆小鹏G9纯电动汽车（简称小鹏G9），第一次切身体验到汽车的自动泊车功能，感受到不用亲自停车的乐趣。

任务引入点击跳过情境小鹏G9的自动泊车功能如图所示，当驾驶员把车辆驶入停车场后，只需要在车辆屏幕或手机App上操作，小鹏G9就可自动识别车位并完成自动泊车，完全不需要驾驶员的任何驾驶操作。任务引入点击跳过情境小鹏G9纯电动汽车是如何做到的自动停车？任务引入任务引入超声波雷达是实现自动泊车功能常用的传感器之一。本任务主要介绍超声波的特性，以及超声波雷达的特点、分类、组成、应用等，知识和技能要求如表所示。任务内容认识超声波雷达学习程度识记理解应用学习任务超声波的特性●

超声波雷达的特点

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超声波雷达的分类

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超声波雷达的组成

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超声波雷达的应用●

实践操作拆装超声波雷达

●自我勉励

知识和技能要求任务工单1．任务描述学生以3～5人为一组进行分组，各小组根据实际情况，通过搜集资料或实地考察，学习超声波的相关知识，在实训车辆上拆装超声波雷达。2．任务准备各小组根据实训车辆的型号，熟悉超声波雷达的相关知识，查找实训车辆上超声波雷达的所处位置及数量，并分析其作用，完成下表。实训车辆上的超声波雷达所处位置数量作用

任务工单查阅车辆维修手册，将实践操作所需的工具和器材填入表中。工具和器材清单序号名称型号与规格数量备注

任务工单3．制订方案（1）各小组针对任务描述展开讨论，制订实施方案。（2）指导教师对各小组的实施方案给出评价。（3）各小组根据指导教师的评价对实施方案进行调整。（4）调整合格后的实施方案即最终实施方案。任务工单4．任务实施各小组根据最终实施方案，对超声波雷达进行系统的认识，然后拆装超声波雷达，完成下表。实践操作记录表班级

组号

日期

姓名

学号

指导教师

实施内容完成情况

任务总结

声波是一种由声源振动产生的机械波，可分为以下3种。人耳可听到的声波频率一般在20Hz～20kHz之间次声波频率小于20Hz的声波超声波频率超过20kHz的声波方向性好，能量集中，穿透和反射能力强，因此被广泛应用于测距、测速、清洗、杀菌等领域。1.1.1超声波的特性1．传播特性超声波的波长很短，仅为千分之几毫米至几厘米。因此，超声波在传播时不易发生衍射现象，且反射能力强，可在均匀介质中沿直线定向传播。此外，超声波的穿透能力较强，当超声波在固体或液体中传播时，其传播能量衰减较小。1.1.1超声波的特性当超声波从一种介质传播到另一种介质时，在两介质的交界面上:一部分超声波会被反射回原介质，称为反射波。另一部分超声波会透射过交界面继续传播，称为折射波。2．折射和反射特性1.1.1超声波的特性超声波的折射和反射特性如图所示，这种特性受介质属性的影响。在大气中，即使是遇到人体，超声波也会发生明显的反射现象。因此，可利用超声波的折射和反射特性来探测物体的缺陷或边界位置。超声波的折射和反射特性1.1.1超声波的特性被障碍物反射的反射波在接触到超声波雷达或附近其他物体时，依然会有反射现象发生，当此反射波再次被反射到障碍物时，会发生二次反射，。若障碍物与超声波雷达或其他物体距离较近，则会发生多重反射，从而对超声波雷达的探测造成干扰。点拨二次反射声波在空气中传播时，会带动空气中的微粒振动，进而对微粒做功，功率就是表示声波做功快慢的物理量。3．功率特性1.1.1超声波的特性在其他条件相同的情况下，声波的频率越高，其功率也就越大。相较于其他声波，超声波的频率很高，因此其功率也较大。较高的频率会使超声波的波束变窄，从而增强它的定向传播能力和反射能力，因此超声波所携带的能量会远远大于同振幅的其他声波。1.1.1超声波的特性超声波是以波的形式在介质中传播的，当两列超声波相遇时，在超声波影响范围内，任意一点的振动都是由两列超声波所引起的振动合成的。4．干涉特性1.1.1超声波的特性因此，一些质点的振动会相互加强，而另一些质点的振动会相互减弱甚至完全抵消，这种现象称为超声波的干涉。超声波干涉的结果是在干涉区域内形成一个包含最强和最弱振动的扬声场。1.1.1超声波的特性超声波所携带的能量会在传播过程中不断衰减。超声波的衰减形式主要有扩散衰减、散射衰减和吸收衰减3种。5．衰减特性1.1.1超声波的特性01扩散衰减指超声波在介质中传播时，由扩散造成的能量衰减。扩散衰减主要与超声波在介质中传播的距离有关。超声波在介质中传播的距离越远，其衰减的程度就越大，直至超声波完全消失1.1.1超声波的特性02散射衰减指当超声波遇到不同介质的交界面时，由散乱反射现象造成的能量衰减03吸收衰减指超声波在传播过程中克服质点间的内摩擦而做功，从而带动质点振动，将声能转换为其他能量（如热能），由此造成的能量衰减超声波在液体中传播会使液体微粒剧烈振动，从而产生较大的拉应力。这种拉应力会使含有气体的液体过饱和而产生小气泡或直接将液体“撕开”造成空洞，这一过程称为空化。6．空化特性1.1.1超声波的特性因空化而形成的小气泡会在液体微粒的振动过程中不断膨胀直至突然破灭，破灭的小气泡会产生高温、高压并伴有激波，从而对液体起到良好的搅拌作用。超声波的空化特性会使两种不相溶的液体发生乳化，并加速溶质的溶解。1.1.1超声波的特性超声波雷达能够利用超声波的特性探测车辆周围障碍物的情况，辅助驾驶员进行盲区监测，从而提高驾驶的安全性，消除驾驶员在起步、倒车、停车时需要左右探视的困扰。根据超声波的特性，超声波雷达探测距离较近，但受外界环境的影响较小，成本较低，易于使用。因此，超声波雷达是汽车中最常见的传感器之一。1.1.2超声波雷达的特点超声波雷达的优点:1.工作频率固定超声波雷达的工作频率相对固定，因而其探测距离也相对固定。车辆上的超声波雷达一般采用固定频率工作，因此可根据不同的探测距离选用不同工作频率的超声波雷达2.方向性强超声波雷达的工作频率高于20kHz，因而其波束较窄、灵敏度较高、能量消耗缓慢，定向传播能力较强。超声波雷达能以1～3cm精度探测0.2～5m范围内的障碍物1.1.2超声波雷达的特点3.性价比高

超声波雷达结构简单、体积小，易于小型化和集成化，信息处理简单可靠，并且可进行实时控制。而在成本上，单独的超声波雷达售价仅为数十元，一整套超声波雷达模组也仅需要数百元4.抗环境干扰能力强

超声波雷达对环境变化不敏感，即使是在电磁干扰强、有灰尘或烟雾、有毒等恶劣环境中，超声波雷达仍能正常使用1.1.2超声波雷达的特点5.对光线不敏感

超声波雷达对色彩及光照度不敏感，可在室内、黑暗环境中使用，适用于识别透明、半透明及漫反射差的物体6.易于使用超声波雷达的使用非常便捷，只需要固定好设备、设置好相应的参数，即可开始探测1.1.2超声波雷达的特点超声波雷达有哪些缺点？如何解决这些缺点？1.1.2超声波雷达的特点超声波雷达的缺点:1探测距离近由于超声波扩散、散射和吸收引起的衰减较大，在超声波雷达测量较远的目标时，超声波回波信号较弱，影响测量精度，因此超声波雷达一般用于探测10m内的目标。1.1.2超声波雷达的特点2不适用于高速行驶超声波是声波的一种，在空气中的传播速度仅为340m/s。因此，当探测高速行驶的车辆时，超声波雷达无法准确测量实时变化的车距，导致测量结果出现较大误差。另外，温度的变化，以及雨、雾、雪等天气都会影响超声波的传播速度，从而降低超声波雷达的测量精度。1.1.2超声波雷达的特点3无法测量方位超声波有一定的扩散角，因此超声波雷达只能用于测量距离，而无法用于测量方位。通常需要在车辆前后保险杠及车辆侧面安装多个超声波雷达，以较为准确地探测车辆在低速行驶时周围的障碍物。1.1.2超声波雷达的特点4无法探测所有障碍物由于超声波在遇到尺寸与其波长相似的障碍物时会绕过障碍物继续传播，即发生衍射现象，因此超声波雷达较难探测到低矮、尖锐、过细的障碍物，以及沟坎。1.1.2超声波雷达的特点5对物体材质和形状要求高由于声波的传播特性，超声波雷达在探测低密度、低硬度或表面不光滑的物体时，其测量精度会降低。1.1.2超声波雷达的特点6存在探测盲区当障碍物与超声波雷达的距离小于某一限度时，在此限度范围内，超声波雷达将无法完成探测，此限度范围即探测盲区。1.1.2超声波雷达的特点探测盲区产生的原因：发出超声波后，超声波发射器会因惯性继续振动，从而产生余振。余振信号和发射信号都会对超声波雷达的回波信号造成干扰，导致超声波雷达无法探测目标。1.1.2超声波雷达的特点超声波雷达的探测距离越远、发射功率越大余振的持续时间就越长探测盲区范围也越就大解决方法可通过加快余振衰减来达到减小探测盲区的目的可在近距离探测时减小超声波雷达的发射功率，从而降低余振的影响将超声波雷达和视觉传感器搭配使用，也是解决探测盲区问题的较好方法1.1.2超声波雷达的特点产品线一1.1.3超声波雷达的分类1．按安装方式分类直射式超声波雷达用于无损检测或瑕疵检测，如图所示。直射式超声波雷达反射式超声波雷达主要用于测距，可根据发射器与接收器是否分离分为收发一体和收发分体两种，如图所示。反射式超声波雷达1.1.3超声波雷达的分类2．按探头种类分类直探头超声波雷达斜探头超声波雷达双探头超声波雷达表面波探头超声波雷达水浸探头超声波雷达聚焦探头超声波雷达1.1.3超声波雷达的分类3．按超声波换能器的工作原理分类4．按工作频率分类压电式超声波雷达电磁式超声波雷达磁致伸缩式超声波雷达电动式超声波雷达较为常用40kHz超声波雷达58kHz超声波雷达48kHz超声波雷达一般来说，工作频率升高会使超声波雷达的灵敏度升高，但也会缩小其在水平和垂直方向上的探测角度，缩短其探测距离。产品线一1.1.3超声波雷达的分类5．按使用场景分类超声波泊车辅助（ultrasonicparkingassistant,UPA）用超声波雷达自动泊车辅助（automaticparkingassistant,APA）用超声波雷达1.1.3超声波雷达的分类UPA用超声波雷达一般安装在车辆前后保险杠上，主要用于测量车辆前后障碍物的距离，并在驾驶员倒车时提供信息，从而避免车辆与障碍物发生碰撞。APA用超声波雷达安装在车辆的侧面，主要用于测量车辆侧方障碍物的距离，并在车辆并线、变道或驶入狭窄的车位时，为驾驶员提供侧方障碍物的准确信息，从而保证驾驶安全。安装位置与应用：1.1.3超声波雷达的分类UPA用超声波雷达是一种近距超声波雷达，其探测范围为0.25～2.5m。APA用超声波雷达是一种远距超声波雷达，其探测范围为0.35～5m，可覆盖一个车位。探测范围：APA用超声波雷达工作频率为40

kHz，测量精度一般，但方向性强，且不易受其他超声波雷达的干扰。APA用超声波雷达不仅可探测车辆两侧的障碍物，还可根据探测到的数据判断车位是否存在，因此广泛应用于实现自动泊车功能。1.1.3超声波雷达的分类UPA用超声波雷达工作频率较高，为58kHz，且受多普勒效应和温度影响较小，测量精度较高。工作频率与测量精度：APA用超声波雷达一般在车辆左右两侧各安装2个APA用超声波雷达。1.1.3超声波雷达的分类UPA用超声波雷达一般在车辆前后保险杠上各安装4个UPA用超声波雷达。UPA用超声波雷达的安装位置APA用超声波雷达的安装位置超声波雷达在探测距离方面有何差异？1.1.3超声波雷达的分类常见的超声波雷达有UPA和APA两种类型，其中UPA的探测距离在15-250cm之间，APA的探测距离在30-500cm之间。需要注意的是，超声波雷达在高速行驶时误差较大，方向性较差，且成本低、穿透性强。课堂讨论以小组为单位讨论如下问题：请开动脑筋，列举几个应用超声波雷达的汽车实例，并讨论这些汽车分别用到了哪些类型的超声波雷达。产品线一1.1.4超声波雷达的组成超声波雷达主要由探头、控制器和显示器组成，如图所示。超声波雷达的组成1.1.4超声波雷达的组成1.探头即超声波传感器，是发射和接收超声波的装置，包括超声波发射器和超声波接收器。在超声波发射器中可将电信号转换为超声波并向外界发送在超声波接收器中可接收超声波并将其转换为电信号超声波换能器是超声波发射器和超声波接收器的关键设备，是一种能完成电能与机械能之间能量转换的装置。1.1.4超声波雷达的组成以压电式超声波雷达为例，其超声波换能器的内部结构如图所示。该超声波换能器可利用压电晶片的压电效应实现电能与机械能之间的能量转换。压电式超声波雷达中超声波换能器的内部结构1.1.4超声波雷达的组成2.控制器可控制脉冲调制电路产生一定频率的脉冲，也可对接收电路传来的信号进行运算处理，将其换算为距离数据并发送给显示器。3.显示器可根据控制器传来的距离数据提供不同的距离提示和报警信息。1.1.5超声波雷达的应用01倒车辅助超声波雷达在汽车中最常见的应用就是倒车辅助，它一般安装在车辆后保险杠上，用于探测车辆后方的障碍物，并通过不同频率的蜂鸣声帮助驾驶员感知车辆与障碍物的距离。1.1.5超声波雷达的应用02自动泊车自动泊车功能主要有两个子功能：车位识别功能和倒车入库功能。车位识别功能通过安装在车辆两侧的APA用超声波雷达来检测车位的尺寸和位置坐标，并判断其是否属于有效车位。倒车入库功能会持续利用超声波雷达探测车位及车辆周围的障碍物，并自动操作转向盘和制动器，实现自动泊车。自动泊车1.1.5超声波雷达的应用03高速横向辅助车辆侧面安装的4个APA用超声波雷达可帮助车辆在高速巡航工况中实时监控侧方车道是否有其他车辆接近，并及时报警，从而提高驾驶的安全性和舒适性，如图所示。高速横向辅助实践操作——拆装超声波雷达1．准备工作（1）实训场所：理实一体化实训室。（2）实训车辆：2024款吉利几何G6纯电动汽车（简称吉利几何G6），如图所示。拆装超声波雷达吉利几何G6实践操作——拆装超声波雷达1．准备工作（3）工具：一字螺丝刀、隔离带、绝缘手套、绝缘垫、绝缘鞋、护目镜、拆装工具套装。（4）辅助资料：车辆维修手册、教材等。实践操作——拆装超声波雷达2．操作步骤吉利几何G6的超声波雷达共有12个，本任务以位于车辆尾部的3个超声波雷达为例，介绍其拆装步骤。吉利几何G6尾部的3个超声波雷达分别位于车辆尾部的左侧、右侧及正后方，如图所示。吉利几何G6超声波雷达的所处位置实践操作——拆装超声波雷达1）拆卸超声波雷达（1）轻按超声波雷达表面，将超声波雷达从车辆的卡孔中取出，如图所示。（a）轻按超声波雷达表面（b）将超声波雷达从车辆的卡孔中取出取出超声波雷达实践操作——拆装超声波雷达（2）拆卸超声波雷达线束连接器。①使用一字螺丝刀顶出超声波雷达线束连接器的锁片，如图所示。（a）超声波雷达线束连接器（b）使用一字螺丝刀顶出锁片使用一字螺丝刀顶出超声波雷达线束连接器的锁片实践操作——拆装超声波雷达②向下按压锁扣，如图所示。向下按压锁扣实践操作——拆装超声波雷达③断开超声波雷达线束连接器，如图所示。（a）断开右后方超声波雷达线束连接器（b）断开其余超声波雷达线束连接器断开超声波雷达线束连接器实践操作——拆装超声波雷达（3）观察超声波雷达的外观。①观察超声波雷达的正面和背面，如图所示。（a）超声波雷达的正面（b）超声波雷达的背面观察超声波雷达的正面和背面实践操作——拆装超声波雷达②观察超声波雷达的针脚分布情况，如图所示。观察超声波雷达的针脚分布情况实践操作——拆装超声波雷达2）安装超声波雷达（1）连接超声波雷达线束连接器。①将超声波雷达的针脚对准超声波雷达线束连接器，如图所示。将超声波雷达的针脚对准超声波雷达线束连接器实践操作——拆装超声波雷达③按压超声波雷达线束连接器的锁片（见图），并检查超声波雷达线束连接器是否固定牢靠。按压超声波雷达线束连接器的锁片实践操作——拆装超声波雷达（2）将超声波雷达安装到车辆的卡孔中，如图所示。将右后方超声波雷达安装到车辆的卡孔中将其余超声波雷达安装到车辆的卡孔中将超声波雷达安装到车辆的卡孔中0102实践操作——拆装超声波雷达注意：在进行拆装时，车辆必须处于下电状态，电源模式必须置于“OFF（关闭）”状态，并且所有电气负载必须为“OFF”状态。安装探头的卡孔，其大小应合适。卡孔太大会使探头因振动而偏离方向，卡孔太小则会使探头受挤压，两者都会造成超声波雷达误报警。0304实践操作——拆装超声波雷达注意：禁止用力按压探头。连接超声波雷达的导线应具有一定的松弛度，以免导线因出现拉应力而损坏。课堂训练超声波雷达与其他传感器，如摄像头，有什么区别？超声波雷达的应用领域有哪些？课堂小结认识超声波雷达超声波的特性超声波雷达的特点超声波雷达的分类超声波雷达的组成超声波雷达的应用任务1.2

检修超声波雷达一个月前，小王新买了一辆某品牌汽车，该车配备有倒车雷达和倒车图像，可通过蜂鸣器的发声频率和倒车图像帮助小王顺利完成倒车。

任务引入近日，小王突然发现该车在挂入倒车挡后，当车辆遇到障碍物时，倒车图像正常工作但蜂鸣器无提示声音。该车组合仪表显示“请确认传感器是否被遮挡”（见图），但是经过小王的检查，前后保险杠的探头均未被遮挡，且传感器表面无脏污。

任务引入将车辆送至4S店维修后发现，车辆的超声波雷达发生故障，更换新的超声波雷达后车辆恢复正常。任务引入任务引入以小组为单位讨论如下问题：小王车上的超声波雷达可能发生了什么故障？1.2.1超声波雷达的测距原理以压电式超声波雷达为例，在其工作时，控制器会对压电晶片施加一定频率的激励脉冲电压，压电晶片在激励脉冲电压的作用下进行快速极性伸缩并产生高频振动，从而发射出与脉冲电压同频率的超声波。1.2.1超声波雷达的测距原理超声波接收器会接收被障碍物反射回来的超声波并将其转换为电信号，然后控制器通过算法将电信号换算为距离数据。按控制器算法的不同，超声波雷达的测距方法可分为：相位检测法幅值检测法脉冲回波检测法01相位检测法测距原理1.2.1超声波雷达的测距原理超声波雷达发射的超声波与被障碍物反射回来的机械回波之间存在相位差，相位检测法就是利用两者之间的相位差来计算超声波雷达与障碍物之间距离的。弊端：由于用来鉴别相位的电路结构较为复杂，因此成本较高。此外，相位检测法所能测量的距离较小，仅为15～70cm。02幅值检测法测距原理1.2.1超声波雷达的测距原理幅值检测法也称包络峰值检测法，它利用超声波在空气中传播时不断衰减的特性，将接收端接收到的回波信号转换为波形包络曲线，通过对包络曲线峰值的分析来确定回波前沿所能到达的最远距离。弊端：仅通过回波幅值来计算距离，易受反射波的影响，因此测量精度较低。1.2.1超声波雷达的测距原理03脉冲回波检测法测距原理脉冲回波检测法也称渡越时间检测法，是超声波雷达最常用的测距方法之一。

脉冲回波检测法测距原理1.2.1超声波雷达的测距原理03脉冲回波检测法测距原理

脉冲回波检测法测距原理工作时，超声波发射器发射具有一定频率的超声波，同时超声波雷达内部的计数器开始计数。超声波接触到障碍物后发生反射并被超声波接收器接收，超声波接收器会将接收到的超声波转换为电信号并发送给控制器。控制器识别到电信号后，计数器停止计数，此时计数器记录的数值与脉冲周期的乘积即回波时间，也称渡越时间。1.2.1超声波雷达的测距原理接收时间与发射时间之差即超声波在空气中的回波时间，根据公式可计算出障碍物与超声波雷达之间的距离s,即（1-1）v——超声波在空气中的传播度t——回波时间式中：超声波雷达在进行测距时，若考虑温度对超声波传播速度的影响，则需要进行温度系数修正。可通过温度传感器自动探测周围环境的温度，并对该温度下超声波的传播速度进行温度补偿，再利用式（1-1）得出障碍物与超声波雷达之间的距离。1.2.2超声波雷达的技术参数1．探测距离超声波雷达的探测距离取决于其所使用超声波的波长和频率，一般来说，波长越长，频率越低，探测距离就越大。安装在车辆前后保险杠上，用于探测车辆前后障碍物的短距超声波雷达，其探测距离一般为0.15～2.5m；安装在车辆侧面，用于探测侧方障碍物的长距超声波雷达，其探测距离一般为0.3～5m。1.2.2超声波雷达的技术参数2．测量精度超声波雷达的测量精度是用于反映超声波雷达测量值与真实值之间误差大小的参数。误差越大测量精度就越高测量数据就越可靠1.2.2超声波雷达的技术参数2．测量精度影响超声波雷达测量精度的主要因素：障碍物的体积表面形状表面材料种类障碍物表面凹凸不平、表面材料吸收声波能力强、体积过小等都会降低超声波雷达的测量精度。超声波雷达的测量精度一般应不低于10cm。1.2.2超声波雷达的技术参数3．探测角度波的散射特性导致波束是以一定的角度向外传播的。超声波具有较强的方向性，因此超声波雷达的探测范围有一定的限度。水平视场角一般为120°～140°垂直视场角一般为60°～70°1.2.2超声波雷达的技术参数4．工作频率超声波雷达的工作频率即压电晶片的共振频率，当压电晶片的共振频率与加在它两端的交流电压频率一致时，超声波雷达输出的能量最大，敏感度也最高。超声波雷达的工作频率直接影响背景噪声的大小和超声波衰减的程度。一般来说，超声波雷达的工作频率越高，灵敏度就越高，但水平和垂直视场角也就越小。超声波雷达的工作频率通常选择40kHz，这样既能保证超声波的方向性，也可避开背景噪声，从而提高超声波雷达的信噪比。1.2.2超声波雷达的技术参数5．工作温度超声波雷达的工作温度是指其能够正常工作的温度范围。超声波雷达应用广泛，有的应用场景温度较高，有的应用场景温度较低。车载超声波雷达的工作温度一般为−30～80℃。1.2.2超声波雷达的技术参数6．抗干扰性超声波雷达是通过接收物体反射回来的超声波来探测障碍物的，而环境中的噪声在一定程度上会干扰超声波雷达对反射波的接收。因此，超声波雷达需要具有一定的抗干扰性。1.2.3超声波雷达的检修1．超声波雷达常见故障的类型超声波雷达常见故障的类型1.2.3超声波雷达的检修一般来说，车辆的超声波雷达都有自检功能，因此可根据其自检功能判断故障原因。2．超声波雷达常见故障的检修方法1.2.3超声波雷达的检修当超声波雷达开机无自检、蜂鸣器无提示声音、显示器无任何显示时，表明超声波雷达不能正常进入工作状态，故障原因主要有：①电路故障，如电源电压异常、线束连接器接触不良、控制器搭铁电路故障、控制器电源电路故障等②

部件故障，如蜂鸣器损坏、控制器损坏、探头损坏等③其他故障，如系统软件故障、安装不正确等1）开机无自检、超声波雷达不工作1.2.3超声波雷达的检修针对以上故障，在检修时可先检查超声波雷达电源电压。若电源电压正常，则目测探头、控制器、相关线束及其连接器是否有连接松动、损坏等现象。若有异常则及时维修或更换若均无异常则控制器可能出现故障，可检查控制器电源电路和搭铁电路，然后用元件替换法确认故障点，并对故障元件进行维修或更换1.2.3超声波雷达的检修2）开机有自检、超声波雷达不工作超声波雷达开机有自检，表明超声波雷达能进入工作状态。超声波雷达不工作，按故障发生位置的不同可分为蜂鸣器不工作显示器不工作探头不工作1.2.3超声波雷达的检修蜂鸣器不工作（1）当车辆进入倒车状态时，显示器有显示，但蜂鸣器无提示声音，说明超声波雷达已进入工作状态，但蜂鸣器未工作。该故障可能是控制器与蜂鸣器之间存在电路故障或蜂鸣器失灵所致。021.2.3超声波雷达的检修对于此类故障，可先测量控制器的输出电压。若无输出电压更换控制器若输出电压正常更换线束并检查蜂鸣器是否有提示声音若仍无提示声音，则说明蜂鸣器发生故障，应更换蜂鸣器1.2.3超声波雷达的检修当车辆进入倒车状态时，蜂鸣器有提示声音，但显示器无任何显示，说明超声波雷达已进入工作状态，但显示器未工作。该故障可能是控制器与显示器之间的线束连接器松动、接触不良，或显示器失灵所致。显示器不工作（2）1.2.3超声波雷达的检修对于此类故障，可在确定控制器正常的基础上，检查控制器与显示器之间的电路连接。若电路连接异常更换对应的线束及其连接器若电路连接正常更换显示器1.2.3超声波雷达的检修当车辆进入倒车状态时，有固定的某个探头始终探测不到障碍物，或显示器指示灯乱跳，说明超声波雷达已进入工作状态，但某个探头未工作。该故障可能是探头内部接触不良、探头线束连接器接触不良或故障所致。探头不工作（3）1.2.3超声波雷达的检修对于此类故障，可在确定控制器正常的基础上，检查控制器与探头之间的电路连接。若电路连接异常更换对应的线束及其连接器若电路连接正常更换探头一般情况下，若显示器指示灯乱跳，则可能是某一探头失灵，更换失灵的探头即可排除故障。1.2.3超声波雷达的检修当车辆进入倒车状态时，超声波雷达出现没有障碍物仍报警或蜂鸣器长鸣等误报警现象。故障原因主要有：

探头表面存在异物，如泥土、水滴、喷漆等超声波雷达安装不正确，如牌照及保险杠遮挡、卡孔过小或不均匀导致探头受挤压等

探头损坏控制器故障3）开机有自检、超声波雷达误报警1.2.3超声波雷达的检修对于此类故障，可先确认探头表面有无脏污，再检查探头安装是否正确，判断探头是否受挤压。若上述检查均正常更换探头若更换后超声波雷达仍误报警更换控制器科技前沿——我国超声波雷达新发展超声波雷达的新发展未来超声波雷达的发展方向是什么？科技前沿——我国超声波雷达新发展实践操作——检修超声波雷达1．准备工作（1）实训场所：理实一体化实训室。（2）实训车辆：吉利几何G6。（3）工具：万用表、一字螺丝刀、隔离带、绝缘手套、绝缘垫、绝缘鞋、护目镜、拆装工具套装。（4）辅助资料：车辆维修手册、教材等。检修超声波雷达实践操作——检修超声波雷达2．操作步骤1）确认故障现象将车辆挡位调至倒车挡，车外测试人员靠近位于车辆正后方的超声波雷达，车内测试人员观察组合仪表显示情况，发现车辆组合仪表无任何显示，蜂鸣器未报警，如图所示。确认故障现象实践操作——检修超声波雷达2）检查超声波雷达外观检查超声波雷达是否存在松动、磨损、破裂等现象，如图所示。检查发现超声波雷达外观完好。检查超声波雷达外观实践操作——检修超声波雷达3）检查超声波雷达线束连接器将超声波雷达从车辆的卡孔中取出，检查超声波雷达线束连接器是否存在损坏、接触不良、老化、松脱等现象，如图所示。检查发现超声波雷达线束连接器连接完好。检查超声波雷达线束连接器实践操作——检修超声波雷达4）检测超声波雷达线束连接器针脚的电压（1）拆卸超声波雷达线束连接器，如图所示。拆卸超声波雷达线束连接器实践操作——检修超声波雷达（2）校准万用表，并将万用表调至直流20V电压挡，如图所示。校准万用表并调整万用表挡位实践操作——检修超声波雷达（3）使用万用表测量超声波雷达线束连接器1号针脚与车身搭铁点之间的电压。将万用表负表笔连接车身搭铁点，如图（a）所示；将万用表正表笔连接超声波雷达线束连接器1号针脚，如图（b）所示。（a）将万用表负表笔连接车身搭铁点（b）将万用表正表笔连接超声波雷达线束连接器1号针脚实践操作——检修超声波雷达测量结果为0.01V，如图1-31（c）所示。超声波雷达线束连接器1号针脚正常电压应在0V左右，测量结果符合正常标准，说明超声波雷达线束连接器1号针脚电压正常。（c）测量结果实践操作——检修超声波雷达（4）使用万用表测量超声波雷达线束连接器2号针脚与车身搭铁点之间的电压。将万用表正表笔连接超声波雷达线束连接器2号针脚，如图（a）所示。（a）将万用表正表笔连接超声波雷达线束连接器2号针脚实践操作——检修超声波雷达测量结果为13.88V，如图（b）所示。超声波雷达线束连接器2号针脚用于连接电源正极，正常电压为11～15V，测量结果符合正常标准，说明超声波雷达线束连接器2号针脚电压正常。（b）测量结果实践操作——检修超声波雷达（5）使用万用表测量超声波雷达线束连接器3号针脚与车身搭铁点之间的电压。将万用表正表笔连接超声波雷达线束连接器3号针脚，如图（a）所示。（a）将万用表正表笔连接超声波雷达线束连接器3号针脚实践操作——检修超声波雷达测量结果为5.03V，如图（b）所示。超声波雷达线束连接器3号针脚用于传输信号，正常电压应在5V左右，测量结果符合正常标准，说明超声波雷达线束连接器3号针脚电压正常。（b）测量结果实践操作——检修超声波雷达（6）使用万用表测量超声波雷达线束连接器4号针脚与车身搭铁点之间的电压。将万用表正表笔连接超声波雷达线束连接器4号针脚，如图（a）所示。（a）将万用表正表笔连接超声波雷达线束连接器4号针脚实践操作——检修超声波雷达测量结果为13.88V，如图1-34（b）所示。超声波雷达线束连接器4号针脚用于连接电源正极，正常电压为11～15V，测量结果符合正常标准，说明超声波雷达线束连接器4号针脚电压正常。（b）测量结果实践操作——检修超声波雷达5）更换超声波雷达超声波雷达线束连接器各针脚电压正常，说明超声波雷达相关电路正常，则故障原因可能为超声波雷达损坏，于是更换新的超声波雷达。实践操作——检修超声波雷达6）检查超声波雷达的工作状态将车辆挡位调至倒车挡，车外测试人员逐步靠近位于车辆正后方的超声波雷达。如图（a）所示，车后无障碍物时，组合仪表上无任何显示，蜂鸣器未报警。（a）车后无障碍物时实践操作——检修超声波雷达6）检查超声波雷达的工作状态如图1-35（b）所示，车外测试人员距离超声波雷达较远时，组合仪表上车辆图像后方出现绿色线条提示，蜂鸣器有提示声音。（b）车外测试人员距离超声波雷达较远时

实践操作——检修超声波雷达6）检查超声波雷达的工作状态如图（c）所示，车外测试人员距离超声波雷达适中时，组合仪表上车辆图像后方出现黄色线条提示，蜂鸣器提示声音变急促。（c）车外测试人员距离超声波雷达适中时实践操作——检修超声波雷达6）检查超声波雷达的工作状态如图1-35（d）所示，车外测试人员距离超声波雷达较近时，组合仪表上车辆图像后方出现红色线条提示，蜂鸣器提示声音为连续报警声。由此判断，超声波雷达工作正常，故障已排除。（d）车外测试人员距离超声波雷达较近时实践操作——检修超声波雷达7）整理实训现场实训结束后，将车辆停至指定地点，整理实训现场。课堂训练超声波雷达常见故障的类型有哪些？超声波雷达的发展趋势是什么？未来可能会有哪些新的应用？课堂小结检修超声波雷达超声波雷达的测距原理超声波雷达的技术参数超声波雷达的检修学习成果评价班级组号日期姓名学号指导教师

项目名称毫米波雷达技术评价项目评价内容评价方式满分/分评分/分知识（40%）毫米波的定义和特点理论测试4

毫米波雷达的特点4

毫米波雷达的分类4

毫米波雷达的组成4

毫米波雷达的应用4

毫米波雷达的探测原理6

毫米波雷达的技术参数6

毫米波雷达的检修8

指导教师根据学生的实际学习成果对学生进行评价，学生配合指导教师共同完成下表。学习成果评价表学习成果评价评价项目评价内容评价方式满分/分评分/分技能（40%）拆装毫米波雷达实践操作20

检修毫米波雷达20

素养（20%）积极参加教学活动，主动学习、思考、讨论综合评判6

认真负责，按时完成学习、实践任务4

团结协作，与组员之间密切配合4

服从指挥，遵守课堂纪律和实训纪律4

执着专注、踏实认真2

合计100

自我评价指导教师评价（续表）谢谢观看智能汽车传感器技术目录绪论超声波雷达技术项目1毫米波雷达技术项目2激光雷达技术项目3视觉传感器技术项目4组合导航技术项目5多传感器融合技术项目6项目2

毫米波雷达技术03项目导读毫米波雷达是工作在毫米波频段的雷达，因探测距离大、分辨率高、运行可靠且受环境影响小而广泛应用于汽车领域。毫米波雷达主要用于感知车辆周围环境，实时测量车辆和障碍物之间的相对距离、相对速度、方位角等。毫米波雷达技术可与其他智能感知技术相结合，从而实现盲区监测、变道辅助、三维建模等功能，并进一步对道路状况进行判断、分析，最终实现汽车的自动驾驶。可以说，毫米波雷达技术已成为未来保障驾驶安全、实现智能交通的重要技术之一。项目导读本项目主要介绍毫米波雷达的基本知识、常见故障及其检修方法。知识目标：学习目标了解毫米波的基本知识。掌握毫米波雷达的特点、分类及组成。了解毫米波雷达的应用。

熟悉毫米波雷达的探测原理及技术参数。

掌握毫米波雷达的常见故障及其检修方法。能熟练使用毫米波雷达的拆装工具。能拆装毫米波雷达。能检修毫米波雷达的常见故障。技能目标：素质目标弘扬爱岗敬业、忠于职守的职业精神。激发心系国家建设，勇担时代使命的爱国情怀。培育执着专注、踏实认真的工匠精神。项目导航任务2.1认识毫米波雷达任务2.2检修毫米波雷达任务2.1

认识毫米波雷达任务引入小王刚拿到驾照，就迫不及待地开着他新买的领克02混合动力电动汽车（简称领克02，见图）在道路上驰骋。点击跳过情境任务引入但由于是新手，小王还不能很好地控制车距和车速，在驾驶过程中总会发生各种各样的意外。有一次，小王在驾驶时遇到前车紧急制动，但由于跟车很近，小王一时没有反应过来，最终车辆以较高的车速向前车撞去。点击跳过情境任务引入小王本以为追尾不可避免，没想到领克02竟然主动进行制动，避免了事故的发生。事后，小王非常后怕，决定以后认真开车，同时也对领克02的自动紧急制动功能产生了浓厚的兴趣。点击跳过情境任务引入“领克02”是利用什么技术实现自动紧急制动功能的？问题：2.1.1毫米波概述毫米波是一种波长为1～10mm的电磁波，其频率范围为30GHz～300GHz。毫米波既具有电磁波的一般特点，如传播速度快、传播不需要介质等。也具有其自身独特的特点，如波长短、频段宽、波束窄、分辨率高、不易受干扰等。2.1.1毫米波概述1．电磁波的定义电磁场

变化的电场可产生磁场，变化的磁场可产生电场，两者互为因果、相互依存，从而形成电磁场。电磁波电磁场总是以光速向四周传播，形成电磁波。电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场和磁场在空间中衍生发射的振荡粒子波，是以波为形式传播的电磁场。电磁波的传播不需要介质，其在真空中的传播速度为光速，约为。2.1.1毫米波概述

按波长的不同，电磁波可分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、伽马射线等，其分类如表所示。种类波长伽马射线小于0.01nmX射线0.01～10nm紫外线10nm～0.38μm可见光0.38～0.76μm红外线（0.76～1000μm）近红外线0.76～3μm中红外线3～6μm远红外线6～15μm超远红外线15～1000μm电磁波的分类2.1.1毫米波概述（续表）种类波长无线电波（1mm～3000m）微波（1mm～1m）毫米波1～10mm厘米波1～10cm分米波1～10dm超短波1～10m短波10～100m中波100～1000m长波1000～3000m2.1.1毫米波概述当电磁波在空间中传播时，一旦传播的介质发生改变，电磁波就会出现吸收、反射、透射、衍射等现象。这些现象的发生一方面取决于物体的材质，另一方面则取决于电磁波的波长。水会吸收电磁波，因此水下探测很少使用电磁波，而较多使用声波。例子：广播信号会穿过墙壁，因此在室内也能接收到广播信号，但是WiFi信号的强度却很容易受到墙壁的影响。2.1.1毫米波概述在实际中，应根据不同的应用场景合理选用电磁波。一般来说，波长越短，电磁波越容易发生反射；波长越长，电磁波越容易发生衍射和透射。2.1.1毫米波概述（1）频带宽毫米波的带宽高达270GHz，是微波以下各频段带宽之和的9倍。考虑到空气对毫米波的吸收衰减作用，通常使用大气窗口附近的频段，但其频段总带宽也达到了135GHz，是微波以下各频段带宽之和的近5倍。知识加油站大气窗口也称大气窗区，是指电磁波能够较好地穿透大气的一些频段。由于大气中的各种粒子（如水蒸气和气体分子）对电磁波辐射具有吸收和反射作用，因此仅某些频段的电磁波更容易被地面装置接收。2．毫米波的特点2.1.1毫米波概述好处极为富裕的带宽资源可保证大量的电磁波信号在该频段内工作而不会相互干扰，且可使工作时信号的时延极小。5G通信也使用了毫米波技术，其使用的频段一般为24GHz～100GHz，比4G通信时使用的频段宽几十倍。2.1.1毫米波概述（2）波长短毫米波的波长位于厘米波和红外线相交叠的波长范围内，因此毫米波兼具了两者的优点，既容易发生反射，又不容易受到干扰。毫米波和厘米波同属于微波，可全天候使用，受外界环境影响小，抗干扰能力强，不受物体表面颜色、形状的影响。2.1.1毫米波概述好处与红外线相似，毫米波的频率较高、波束较窄，因此具有较高的分辨率和精度，可分辨距离较近的小目标并可清晰地探测目标的细节。2.1.1毫米波概述（3）穿透能力强毫米波在大气中传播时，虽然其衰减程度比其他微波的大，但却比红外线和激光的小得多。2.1.1毫米波概述好处毫米波可有效地穿透水滴、烟尘、云、雾和等离子体，且对恶劣环境的适应能力强，可全天候工作，因此广泛应用于环境遥感、军事侦察等领域。2.1.1毫米波概述（4）大气传播衰减大毫米波波长短，因此在大气中传播时容易被阻挡和吸收，仅在大气窗口传播时衰减才较小，而在非大气窗口传播时，毫米波的衰减较为严重，尤其在60GHz、120GHz和180GHz这3个频率附近，毫米波的衰减达到极大值，即衰减峰。2.1.1毫米波概述好处衰减峰频段可用于要求安全性能较高的隐蔽网络。2.1.1毫米波概述目前世界各国对车载毫米波雷达的频段并无统一的标准，主要集中在24GHz、60GHz、77GHz和79GHz4个频率附近。24GHz波的波长为12.5mm，严格地说该频率的波并不属于毫米波。但是由于该频率是最早被应用于汽车雷达的，因此如今汽车行业仍把频率位于24GHz的雷达称为毫米波雷达。3．车载毫米波雷达频段2.1.1毫米波概述欧盟主要使用的车载毫米波雷达频段为24.05GHz～24.25GHz我国早在2005年就将76GHz～77GHz频段规划为车辆测距雷达用，而后在2012年将24.25

GHz～26.65GHz频段规划为近距车载毫米波雷达用美国则使用21.65GHz～26.65GHz和76

GHz～77GHz两个频段日本是世界上少数将车载毫米波雷达的频段确定在60GHz～61GHz的国家之一2.1.1毫米波概述随着汽车电子技术和智慧交通技术的发展，出于保障交通安全的需要，车载毫米波雷达向着更高频率、更大带宽方向发展已是大势所趋。2015年，世界无线电通信大会（world-radiocomunication-conferences,WRC）将77.5GHz～78.0GHz频段划分给无线电定位业务，使整个76GHz～81GHz频段都可用于车载毫米波雷达。2.1.1毫米波概述有利于汽车产业界开发出全球频段统一的车载毫米波雷达设备，从而有效降低车载毫米波雷达芯片等相关零部件的成本，促进车载毫米波雷达向中低端车型的普及。对车载毫米波雷达频段进行统一划分的作用：2.1.1毫米波概述如今，世界各国的车载毫米波雷达频段都在向高频调整，77GHz的频段逐渐成为毫米波雷达的主流。77GHz毫米波雷达的主要指标如表所示。参数指标参数指标频段/GHz76～77测速范围/（m/s）0～50测距范围/m1～250速度精度/（m/s）0.25测距精度/m0.3最大目标数量/个超过32最大方位角/（°）45扫描周期/ms小于50俯仰角范围/（°）主要应用的驾驶辅助系统ACC、AEB77GHz毫米波雷达的主要指标2.1.2毫米波雷达的特点毫米波雷达带宽大、分辨率高、抗干扰能力强，对物体具有较好的识别能力，且设备体积小，便于在车辆上安装和部署，是具备“全天候、全天时”工作能力的车载传感器。因而成为ADAS必不可少的核心传感器之一。毫米波雷达的外观如图所示。毫米波雷达的外观2.1.2毫米波雷达的特点1．毫米波雷达的优点（1）响应速度快毫米波是电磁波的一种，传播速度为光速，因此搭载高速信号处理系统的毫米波雷达可快速地探测出障碍物的位置、速度、方位角等信息。（2）探测距离远毫米波频率较高，波束较窄，因此毫米波雷达的探测距离较远。一般毫米波雷达的探测距离为150～200m，有些甚至可达300m，可满足车辆高速行驶时对较远距离障碍物探测的需求。2.1.2毫米波雷达的特点（3）探测性能优异毫米波波长较短，不容易发生衍射和透射，且在遇到金属物体时极易发生反射，因此毫米波雷达可轻易地探测到道路上的车辆，且不受车辆颜色和温度的影响。（4）抗干扰能力强毫米波雷达的工作频段较高，而车辆在行驶时所受的噪声一般处于较低频段，因此噪声基本不影响毫米波雷达的正常工作。另外，毫米波雷达较大的带宽可保证其他信号接收设备正常工作而不会相互干扰，因此，毫米波雷达的抗干扰能力较强。2.1.2毫米波雷达的特点（5）环境适应能力强相较于光电雷达，毫米波雷达在大雨及轻微结霜的情况下仍可正常工作。并且，由于毫米波穿透能力强，因此毫米波雷达的探测精度受雨、雪、烟、雾等恶劣环境因素的影响较小。（6）易集成雷达天线的尺寸一般为波长的一半，毫米波波长较小，因此，毫米波雷达天线的尺寸也较小。2.1.2毫米波雷达的特点2．毫米波雷达的缺点毫米波在空气中传播时容易受到水蒸气、气体分子等粒子的影响，这些粒子会吸收或反射毫米波，从而造成较大的大气衰减。因此，毫米波雷达应在粒子对毫米波的衰减作用较小的频段附近工作。（1）大气衰减严重（2）存在探测盲区毫米波频率高，波束窄，覆盖区域呈扇形，因此毫米波雷达存在探测盲区。2.1.2毫米波雷达的特点毫米波雷达是通过接收被障碍物反射的毫米波来探测障碍物位置的，因此，当车辆处于充满杂波的环境中时，毫米波雷达会出现虚假报警的现象。（3）虚假报警（4）无法识别标识毫米波雷达无法识别交通标志、交通信号灯等。2.1.3毫米波雷达的分类1．按工作原理分类脉冲波式毫米波雷达可在很短的时间（一般为微秒级）内发射大功率的脉冲信号，利用脉冲信号控制天线向外发出高频毫米波，并通过分析发射信号与反射信号之间的时间差来计算障碍物与脉冲波式毫米波雷达之间的距离。脉冲信号如图所示。脉冲信号2.1.3毫米波雷达的分类脉冲波式毫米波雷达测距原理简单，但硬件结构复杂，成本较高。另外，在车辆高速行驶时，其回波信号容易受到周围建筑物、树木等的影响而发生衰减，从而降低脉冲波式毫米波雷达的测量精度。因此，脉冲波式毫米波雷达在车用领域应用较少。2.1.3毫米波雷达的分类FMCW毫米波雷达由毫米波发射器发射FMCW发射信号，由毫米波接收器接收障碍物的反射信号。利用多普勒效应，通过分析发射信号频率与反射