汽车环境感知部件装调与标定 课件全套 项目1-7：智能网联汽车传感器技术介绍 -综合实践

智能网联汽车介绍主讲老师：XXX项目1：智能网联汽车传感器技术介绍01学习情境LearningSituation02学习目标LearningObjectives03资料收集DataCollection06课堂总结Summary目录05课堂练习Afterclasstraining04思政专栏IdeologicalandPoliticalColumn学习情境LearningSituationPART01学习情境一位客户对特斯拉ModelY搭载的AutoPilot自动驾驶辅助系统很感兴趣。经理安排你给客户科普关于智能网联汽车的相关知识，你作为一名技术员，需要向客户讲解汽车发展历史与智能网联汽车技术路线，帮助客户理解传统汽车和智能网联汽车的区别。AQUILA超感知自动驾驶系统学习目标LearningObjectivesPART02学习目标素养目标1.培养解决问题和创造新知识的科学素养。2.鼓励创新思维，不断探索智能网联汽车的新技术、新应用和新模式。3.培养爱国主义精神，推动智能网联汽车技术的可持续发展。1.能描述智能网联汽车的定义；2.能阐述智能网联汽车的技术路线；3.能解释智能网联汽车的关键技术；4.能预测智能网联汽车的发展趋势。知识目标资料收集DataCollectionPART03一、智能网联汽车的概述汽车发展历史按照不同技术的划分，汽车发展史可以分为四个阶段。1.汽车发展历程一、智能网联汽车的概述智能网联汽车智能网联汽车（IntelligentandConnectedVehicle，ICV）。是指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车与X（人、车、路、云等）智能信息交换、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，可实现“安全、高效、舒适、节能”行驶，并最终可实现替代人来操作的新一代汽车。2.智能网联汽车的定义一、智能网联汽车的概述智能汽车、智能网联汽车与车联网等相互关系从定义可以看出智能网联汽车和智能汽车有较大的联系，智能网联汽车、智能汽车与车联网、智能交通等概念间的相互关系如下图。因此可总结出，智能汽车隶属于智能交通大系统，而智能网联汽车则属于智能汽车与车联网的交集。2.智能网联汽车的定义一、智能网联汽车的概述自主式智能汽车（1）智能化在智能化层面上，通过车载传感系统，智能网联汽车本身具备主动的环境感知能力，具体呈现方式为自主式智能汽车。2.智能网联汽车的定义一、智能网联汽车的概述网联式智能汽车（2）网联化在网联化层面上，车辆通过V2X通信的方式获取外界的环境信息并帮助车辆进行决策与控制，具体呈现方式为网联式智能汽车。2.智能网联汽车的定义一、智能网联汽车的概述智能网联汽车工作过程自动驾驶系统是相当于人类驾驶员的存在。类比人类执行驾驶动作的全过程，自动驾驶汽车也需要“看清”周围路况，将信息传导至“大脑”思考接下来最合理的路线，最终做出决定“控制”车辆行驶路径，工作过程如下。3.智能网联汽车的工作原理二、智能网联汽车的技术路线（1）国外自动驾驶级别分类美国汽车工程师学会（SAE）于2014年制定了自动驾驶级别分类，首次提出了L0~L5级的分级方法。1.自动驾驶智能化分级自动化等级名称定义主体SAE驾驶操作周边监控支援系统作用域0无自动化所有操作均由人完成，可得到警告类系统的辅助。人类驾驶者人类驾驶者人类驾驶者无1驾驶辅助系统根据环境感知信息，执行转向或加减速中的某一项操作，其他驾驶操作都由人完成。人类驾驶者&系统部分2部分自动驾驶系统根据环境感知信息，执行转向和加减速操作，其他驾驶操作都由人完成。系统3有条件自动驾驶系统完成所有驾驶操作，根据系统请求，驾驶员需要提供适当的干预。系统4高度自动驾驶系统完成所有驾驶操作，特定环境下系统会向驾驶员提出响应请求，驾驶员可以对系统请求不进行响应。系统5完全自动驾驶系统可以完成驾驶员能够完成的所有道路环境下的操作，不需要驾驶员介入。全域二、智能网联汽车的技术路线智能网联汽车涉及整车零部件、信息通信、智能交通、地图定位等多领域技术，其技术结构较为复杂，可划分为“三横两纵”式技术结构。“三横”：车辆关键技术、信息交互关键技术与基础支撑关键技术。“两纵”：支撑智能网联汽车发展的车载平台与基础设施。2.智能网联汽车技术架构智能网联汽车技术架构三、智能网联汽车的关键技术智能网联汽车依赖于丰富的传感器系统来感知周围环境，如毫米波雷达、摄像头、激光雷达等传感器的应用使得车辆能够实时获取周围的道路、车辆、行人等信息。从而更加准确地进行环境感知和决策。1.环境感知技术环境感知信息三、智能网联汽车的关键技术智能决策技术的主要功能是接收环境感知层的信息并进行融合，对道路、车辆、行人、交通标志和交通信号等进行识别，决策分析和判断车辆驾驶模式和将要执行的操作，并向控制和执行层输送指令。2.智能决策技术智能决策技术三、智能网联汽车的关键技术控制执行技术的主要功能是实现车辆精确控制的关键环节，它基于先进的控制算法（PID控制器、模糊逻辑控制器）和车辆动力学模型，通过精确控制车辆的纵向（速度和加速度）、横向（转向）和垂向（制动）执行装置来实现规划结果。3.控制执行技术控制执行系统三、智能网联汽车的关键技术通过车联网(V2X)技术，实现车与车、车与路、车与云平台之间的信息交换，提升交通效率和安全。通信技术是实现车联网功能的基础，包括车辆之间以及车辆与基础设施之间的通信。4.通信技术车联网技术三、智能网联汽车的关键技术高精度地图与定位技术提供车辆精确位置信息，辅助导航和路径规划。高精度地图与定位技术对于智能驾驶尤为重要，尤其是在复杂环境下，能够提供更为精确的导航信息。惯性测量单元（IMU）和地面基准站数据也可以用于提高定位精度。5.高精度地图与定位技术高精度地图三、智能网联汽车的关键技术确保车辆收集和传输的数据安全，防止数据泄露和未授权访问。随着智能网联汽车数据量的增加，数据安全和隐私保护成为关键技术之一，需要通过法律法规和技术手段加以保障。6.数据安全技术通过训练大量数据，使计算机能够识别复杂的模式和做出决策。在智能网联汽车中，这些技术可以用于预测其他车辆和行人的行为，从而提高安全性和效率。7.人工智能技术四、智能网联汽车发展路线（1）符合中国基础设施标准。符合中国的道路基础设施标准、地图数据标准、v2x通信标准、交通法规等。（2）技术创新与融合。智能网联汽车结合了先进的传感器技术、数据处理、人工智能、5G通信等技术，实现了车辆的智能化和网络化。（3）产业体系建设。中国在智能网联汽车领域提出了网联化理念，推动了网联化与智能化的深度耦合，形成了明确的C-V2X（蜂窝车联网）的路径和领先的C-V2X产业体系。（4）政策支持与推动。中国政府高度重视智能网联汽车的发展，通过《中国制造2025》、《交通强国建设纲要》等政策文件进行规划和推动。1.中国方案智能网联汽车内涵四、智能网联汽车发展路线通过建立中国方案的智能网联汽车信息物理系统架构。充分融合智能化与网联化发展特征，以五大基础平台为载体，实现车路云一体化的智能网联汽车系统。与国外路线相比，我国更强调协同式智能及基础设施使用的规范性。2.中国方案智能网联汽车发展思路中国方案智能网联汽车体系架构思政专栏PART04IdeologicalandPoliticalColumn思政专栏爱国主义精神是中国智能网联汽车产业发展的强大动力。从新中国汽车工业先驱们奠定基础，到如今众多企业在该领域创新突破，背后皆是科研人员和企业团队的爱国奉献。从“引进来”到“走出去”，产业蓬勃发展，体系基本形成且部分技术全球领先，这源于无数工作者的拼搏奉献与爱国情怀。在技术研发中，面对国外技术封锁和竞争压力，科研人员不畏艰难，如小鹏汽车通过其在智能网联汽车领域的技术创新和自主研发，展现了国产车企在该领域的强大实力和爱国奉献精神，为我国汽车产业的升级和发展做出了重要贡献，让中国“智造”闪耀世界舞台。爱国主义精神：智能网联汽车，驱动强国梦想小鹏自研汽车芯片课后练习AfterclasstrainingPART05课后练习（1）以下哪个不属于智能网联汽车的关键技术（

）。A.燃油喷射技术B.车联网技术C.内燃机技术D.高精度地图（2）汽车驾驶自动化分级中，在（）级时，车辆没有辅助系统，驾驶员需要全神贯注，手眼并用。A.L0B.L1C.L2D.L31.不定项选择题

AC

A课后练习（1）在L0级时，车辆可以实现完全自动驾驶，车辆不需要驾驶员。（

）（2）智能网联汽车完全不需要人工干预，可以独立完成所有驾驶任务。（

）（3）车联网技术允许智能网联汽车与交通基础设施、其他车辆以及行人进行通信。（

）（4）智能网联汽车的普及将减少交通拥堵和提高道路安全。（

）2.判断题

×

×

√√课后练习（1）请简述智能网联汽车的定义。3.简答题

智能网联汽车（IntelligentandConnectedVehicle，ICV），是指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车与X（人、车、路、云等）智能信息交换、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，可实现“安全、高效、舒适、节能”行驶，并最终可实现替代人来操作的新一代汽车。（2）请简述智能网联汽车的关键技术。

环境感知技术、智能决策技术、控制执行技术、通信技术、高精度地图与定位技术、数据安全技术、人工智能技术等。课堂总结ClasssummaryPART06课堂总结感谢您的观看主讲老师：XXX智能网联汽车环境感知技术介绍项目1：智能网联汽车传感器技术介绍主讲老师：XXX01学习情境LearningSituation02学习目标LearningObjectives03资料收集DataCollection06课堂总结Summary目录05课堂练习Afterclasstraining04思政专栏IdeologicalandPoliticalColumn学习情境LearningSituationPART01学习情境经过你上次对智能网联汽车的介绍后，客户对环境感知技术比较感兴趣。领导安排你给客户科普关于智能传感器在汽车上的种类和应用，你作为一名技术员，需要向客户讲解智能网联汽车传感器的类型和作用，帮助客户理解智能传感器在智能网联汽车上的应用通用自动驾驶汽车学习目标LearningObjectivesPART02学习目标素养目标1.培养创新思维和解决问题的能力；2.鼓励尝试新方法和探索未知领域；3.理解智能网联汽车技术涉及的跨学科性质，增加知识储备。1.能叙述环境感知的定义和对象。2.能区分不同的环境感知传感器及其特点。3.能对比不同传感器的特点。4.能叙述多传感器融合的概念、类型和算法；5.能说出常见环境感知传感器配置方案。知识目标资料收集DataCollectionPART03一、环境感知传感器的概述环境感知模块处在自动驾驶系统的上游，通过对来自不同传感器的数据的分析，将分析结果传递给规划决策控制模块，以实现车辆的自动驾驶。1.环境感知的定义环境感知技术是通过安装在智能网联汽车上的智能传感器，对道路、车辆行人、交通标志、交通信号灯等进行检测和识别，主要应用于高级驾驶辅助系统（ADAS）和自动驾驶系统，保障智能网联汽车安全、准确到达目的地。一、环境感知传感器的概述2.环境感知传感器的对象智能网联汽车环境感知对象主要包括道路、行人、周边物体、驾驶状态检测、驾驶环境检测等一、环境感知传感器的概述（1）道路：道路分为结构化道路和非结构化道路，结构化道路的道路识别包括道路边界和各种车道线标识线；非结构化道路的行驶路径识别主要是可行驶路径的确认。（2）周边物体：周边物体识别主要包括车辆、行人、地面上可能影响汽车通过和安全行驶的其他各种移动或静止物体的识别、各种交通标志和交通信号灯的识别。一、环境感知传感器的概述（3）驾驶状态检测：驾驶状态检测主要包括驾驶员自身状态、主车自身行驶状态和周边车辆行驶状态的监测（4）驾驶环境检测。驾驶环境检测主要包括路面状况、道路交通拥堵情况、天气状况的检测。一、环境感知传感器的概述智能网联汽车环境的感知对象既有运动状态，也有静止状态。对移动的对象，对于移动的目标，不仅要检测，还要对其轨迹（位置）进行追踪，并根据追踪结果，预测该目标下一步的轨迹（位置）。二、车载感知系统的类型车载感知系统的设计主要是为车辆提供全面的环境信息，以支持安全、高效的驾驶决策。整个系统通常分为三个主要部分：环境感知、车身定位感知和网联感知。1）环境感知这部分是车载感知系统的核心，负责监测车辆周围的环境，包括道路、交通状况、行人、其他车辆、障碍物等。使用的传感器包括毫米波雷达、激光雷达、摄像头、超声波雷达等，它们共同工作以提供360°的环境视图。二、车载感知系统的类型（2）车身定位感知车身定位感知确保车辆能够准确地知道自己在道路上的位置。主要依赖全球卫星导航系统、惯性测量单元、车轮编码器等传感器来确定车辆的精确位置、速度和方向。二、车载感知系统的类型（3）网联感知网联感知，也称为车联网（V2X）技术，允许车辆与其他车辆、基础设施、行人和网络进行通信。通过这种通信，车辆可以接收到交通信号、道路状况、事故信息等实时数据，从而提高驾驶安全性和效率。网联感知包括车辆对车辆（V2V）、车辆对基础设施（V2I）、车辆对行人（V2P）和车辆对网络（V2N）的通信。三、车载感知系统传感器的类型智能网联汽车车载感知系统传感器类型如下：车载感知系统传感器类型三、车载感知系统传感器的类型超声波雷达超声波雷达，是一种利用超声波测算距离的雷达传感器装置，在车上已有的传感器中，超声波雷达是最常见的传感器。因为在短距离测量中，超声波测距传感器具有非常大的优势，所以多用在倒车雷达上。1.超声波雷达三、车载感知系统传感器的类型毫米波雷达毫米波雷达是指工作在毫米波频段的雷达。毫米波是指长度为1~10mm的电磁波，对应的频率为30~300GHz；主要用于自适应巡航控制系统、自动制动辅助系统、盲区监测系统、行人检测等。2.毫米波雷达三、车载感知系统传感器的类型激光波雷达光雷达又称光学雷达，激光雷达是工作在光波频段的雷达，它利用光波频段的电磁波先向目标发射探测信号，然后将其接收到的同波信号与发射信号相比较，从而获得目标的位置（距离、方位和高度）、运动状态（速度、姿态）等信息，实现对目标的探测、跟踪和识别。3.激光雷达三、车载感知系统传感器的类型摄像头摄像头主要由光源、镜头、图像传感器、模/数转换器、图像处理器等组成，是一种能够获取环境图像信息的传感器，也是智能网联汽车中最重要的传感器之一。4.摄像头三、车载感知系统传感器的类型组合导航组合导航技术一般指的是采用两种或两种以上具有测量特性优势互补的导航系统对同一信息源进行测量，从而获得更高导航精度的技术。通常情况下，一种导航系统提供短时精度高的信息，另一种导航系统提供长期稳定性高的信息。采用组合导航技术的导航系统为组合导航系统。组合导航系统比单一的导航系统在导航精度上具有更大的优势。5.组合导航三、车载感知系统传感器的类型车载单元车载单元(On-BoardUnit，OBU)，是车辆通信系统中的一个关键组件，它负责在车辆与其他车辆、路侧基础设施、行人以及网络之间建立通信连接。OBU通常集成了多种通信技术，以支持不同的通信需求和场景。5.车载单元四、不同的传感器的对比不同的传感器有着不同的特性，各自都有优缺点，因此也适用于不同的任务。不同传感器的对比见表四、不同的传感器的对比五、多传感器融合技术对于不同的自动驾驶级别和不同的应用场景，单一的传感器难以满足复杂行驶路况信息的采集。为解决单一传感器造成信息不足的问题，提高决策规划的快速性和正确性，提高系统的冗余度和容错性，多传感器融合技术应运而生。五、多传感器融合技术多传感器融合技术多传感器信息融合（Multi-sensorInformationFusion,MSIF），就是利用计算机技术将来自多传感器或多源的信息和数据，在一定的准则下加以自动分析和综合，以完成所需要的决策和估计而进行的信息处理过程。多传感器信息融合是用于包含处于不同位置的多个或者多种传感器的信息处理技术。1.多传感器融合技术五、多传感器融合技术多传感器融合原理如图（1）多个不同类型传感器（有源或无源）收集观测目标的数据；（2）对传感器的输出数据进行特征提取的变换，提取代表观测数据的特征矢量；（3）对特征矢量进行模式识别处理，完成各传感器关于目标的说明；（4）将各传感器关于目标的说明数据按同一目标进行分组，即关联；（5）利用融合算法将目标的各传感器数据进行合成，得到该目标的一致性解释与描述。2.多传感器融合原理五、多传感器融合技术根据多传感器融合的原理，可以知道，多传感器信息融合需要利用计算机技术将来自多传感器或多源的信息和数据，在一定的准则下加以自动分析和综合。因此多传感器融合需要硬件同步和软件同步，软件同步又包括时间同步和空间同步。3.多传感器融合要求五、多传感器融合技术（1）前融合算法前融合算法在原始层把数据都融合在一起，融合好的数据就好比是一个超级传感器，前融合算法只有一个感知算法。对融合后的多维综合数据进行感知，从整体上来考虑信息，这样做的好处是在前端时候即可融合数据，让这些数据具有关联性。4.多传感器融合算法前融合算法五、多传感器融合技术（2）后融合算法后融合算法是指每个传感器都有自己独立的感知，比如激光雷达有激光雷达的感知，摄像头有摄像头的感知，毫米波雷达也会做出自己的感知。然后每个传感器各自独立处理生成的目标数据，最后当所有传感器完成目标数据生成后，再由主处理器进行数据融合。4.多传感器融合算法后融合算法六、常见环境感知传感器配置方案（1）奥迪A8环境感知传感器的配置奥迪A8智能传感器的配置。它配置了1个4线束激光雷达、1个前视摄像头、4个鱼眼摄像头、1个远程毫米波雷达、2个中程毫米波雷达、12个超声波雷达，属L3级自动驾驶。奥迪A8智能传感器的配置六、常见环境感知传感器配置方案（2）沃尔沃XC90环境感知传感器的配置沃尔沃与优步联合开发的XC90自动驾驶汽车智能传感器的配置，它配置了前视摄像头、侧视摄像头、后视摄像头、超声波雷达、毫米波雷达和激光雷达。XC90自动驾驶汽车传感器的配置六、常见环境感知传感器配置方案（3）特斯拉环境感知传感器的配置特斯拉电动汽车智能传感器的配置，它配置了1个三目摄像头、2个侧前视摄像头、2个侧后视摄像头，1个后视摄像头、1个毫米波雷达和12个超声波雷达，属于L3级自动驾驶。侧前视摄像头和侧后视摄像头的覆盖范围相互重叠，确保探测范围无盲区。。特斯拉电动汽车智能传感器的配置六、常见环境感知传感器配置方案（4）谷歌第5代无人驾驶汽车环境感知传感器的配置谷歌第5代无人驾驶汽车环境感知传感器的配置。谷歌第5代无人驾驶汽车智能传感器的配置思政专栏PART04IdeologicalandPoliticalColumn思政专栏李斌和蔚来汽车在智能电动汽车和自动驾驶技术领域的成就，是中国科技创新和产业升级的一个缩影。他们的故事彰显了中国企业家的远见卓识和不懈努力，展现了中国在全球科技竞争中不断崛起的力量。在李斌的带领下，蔚来汽车不仅推动了视觉传感器技术的国产化，更是在全球范围内推动了智能电动汽车的发展。他们的成功，不仅为中国汽车产业的发展树立了新的标杆，也为全球智能交通的未来描绘了美好的蓝图。这一成就的取得，是中国科技工作者智慧的结晶，是中国制造向中国创造转变的生动实践。它告诉我们，创新是推动社会进步和国家发展的关键动力。在全球化的今天，中国企业的创新精神和实践能力正在成为国家的核心竞争力。创新精神：蔚来汽车和李斌在智能电动领域的全球征程蔚来汽车CEO李斌课后练习AfterclasstrainingPART05课后练习（1）以下哪个传感器可以提供车辆周围环境的三维信息（）？A.雷达传感器B.超声波传感器C.激光雷达D.红外传感器（2）智能网联汽车环境感知对象主要包括（）。A.行驶路径识别B.周边物体识别C.驾驶状态检测D.人脸识别（3）下列选项对激光雷达的描述不正确的是（）。A.成本高B.精度高C.性能不受天气影响D.可以实时建模1.不定项选择题

C

ABC

C课后练习（1）智能网联汽车的传感器系统包括摄像头、毫米波雷达、激光雷达和超声波雷达等。（

）（2）智能网联汽车的环境感知传感器仅用于检测道路和交通标志，不涉及对行人和周边物体的识别。（

）（3）多传感器融合技术的核心是通过硬件同步和软件同步，将不同传感器的数据进行综合处理，以提高系统的冗余度和容错性。（

）2.判断题

×√√课后练习请简述智能网联汽车中常见的环境感知传感器配置方案有哪些？请列举至少两种，并简述其特点。3.简答题

（1）奥迪A8的环境感知传感器配置：配置：1个4线束激光雷达、1个前视摄像头、4个鱼眼摄像头、1个远程毫米波雷达、2个中程毫米波雷达、12个超声波雷达。特点：这种配置属于L3级自动驾驶，通过多种传感器的组合，实现了对车辆周围环境的全方位感知，适用于复杂的城市和高速路况。（2）特斯拉电动汽车的环境感知传感器配置：配置：1个三目摄像头、2个侧前视摄像头、2个侧后视摄像头、1个后视摄像头、1个毫米波雷达、12个超声波雷达。特点：特斯拉的传感器配置以摄像头为主，结合毫米波雷达和超声波雷达，形成了无盲区的探测范围。这种配置强调视觉感知的优势，适用于多种自动驾驶场景，尤其是对行人和交通标志的识别能力较强。课堂总结SummaryPART06课堂总结感谢您的观看主讲老师：XXX超声波雷达的工作原理主讲老师：XXX项目2：超声波雷达的装调与故障诊断01学习情境LearningSituation02学习目标LearningObjectives03资料收集DataCollection06课堂总结Summary目录05课堂练习Afterclasstraining04思政专栏IdeologicalandPoliticalColumn学习情境LearningSituationPART01学习情境一位客户开车到4S店进行维护保养，你在检查过程中，发现车辆前方的超声波雷达被杂物堵住了，没有办法探测到物体，需要进行更换。但是客户却认为只是车辆上方的一些小圆点，无需处理。经理安排你给客户解释这些圆点的来源、工作原理及作用，你作为一名技术员，需要向客户讲解超声波雷达的定义和工作原理，以及它在智能网联汽车上的应用。超声波雷达安装位置学习目标LearningObjectivesPART02学习目标素养目标1.提高职业素养，注重职业道德教育。2.激发学生积极学习汽车新技术、新工艺，适应行业发展需求。3.鼓励学生发挥创新思维，探索超声波雷达的新用途和改进现有技术的方法。1.能叙述超声波雷达的定义和组成；2.能解释超声波雷达系统的工作原理；3.能概括超声波雷达的特点、参数和技术要求；4.能区分出超声波雷达的类型和作用；5.能举例说明超声波雷达的应用场景。知识目标资料收集DataCollectionPART03一、超声波雷达概述声音的传播声波是声音的传播形式，属于机械波的一种。它是由物体（声源）振动产生的压力波，依靠介质（如空气、水或固体）震动传递。一、超声波雷达概述声波频率界限图按照声波频率高低来进行划分，声波可以分为次声波、可闻声波和超声波。1.声波的分类一、超声波雷达概述次声波、可闻声波和超声波（1）次声波：次声波是频率小于20Hz的声波，人耳不可听到，常用于地震探测，海洋探测等领域。（2）可闻声波：可闻声波是指频率为20Hz～20kHz的声波，能够被人耳听见的声波，是日常生活中最常见的声波。（3）超声波：超声波是指频率大于20kHz的声波。人耳不可听到，但可用于工业检测、医疗和汽车等领域。1.声波的分类一、超声波雷达概述超声波雷达超声波雷达是指利用超声波(频率为20kHz至100kHz的声波)测算距离的雷达传感器装置，通过发射、接收特定频率的超声波，根据时间差测算出障碍物距离，当距离过近时触发报警装置，发出警报声以提醒驾驶员。2.超声波雷达的定义二、超声波雷达的组成超声波雷达探头超声波雷达探测模块主要功能是发出和接收超声波信号，然后将信号输入到主机里面，通过显示设备显示出来。1.探测模块二、超声波雷达的组成超声波雷达控制器控制模块负责对接收头接收到信号进行处理，计算出超声波雷达与障碍物之间的距离，再与显示模块进行通信。2.控制模块二、超声波雷达的组成超声波雷达显示器显示部分（显示器或蜂鸣器）是接收主机传输的警报信息或距离信息，并根据设定的距离值，提供不同级别的距离提示和报警信息的设备。3.显示模块三、超声波雷达的工作原理超声波雷达的工作原理框图（1）信号发射：由控制器控制脉冲调制电路产生一定频率的脉冲，脉冲调制电路驱动超声波雷达发射器，向特定的方向发射超声波。（2）信号接收：在发射超声波信号的同时，计数器开始计数，超声波在空中传播遇到障碍物时撞击障碍物表面时反射回来。三、超声波雷达的工作原理超声波雷达的工作原理框图（3）信号处理：接收电路接收到超声波信号后，将其转换成电信号，并传输至控制器进行数据处理。根据公式：L=vt/2L：超声波雷达到反射物表面的距离v：空气中的超声波传播速度t：发射到接收所需传播时间因此只要能测出传播时间，即可求出距离。四、超声波雷达的类型按照超声波雷达的构造分类，超声波雷达可分为较为传统的等方性传感器超声波雷达以及技术水平更高的异方性传感器超声波雷达，两者之间最大的区别在于超声波雷达的水平探测角与垂直探测角是否相同。1.按照传感器的构造分类种类水平角度垂直角度等方性传感器120°120°异方性传感器120°60°120°45°四、超声波雷达的类型两种雷达的特点和优劣势对比如下：1.按照传感器的构造分类四、超声波雷达的类型（1）超声波驻车辅助（UPA，UltrasonicParkingAssistant）2.按照用途分类UPA：频率较高，为58kHz，探测到的距离较短，范围约为15～250cm，安装在车辆前后保险杠上，用于测量车辆前后障碍物的距离，一般前后保险杠各装配4个。UPA安装位置四、超声波雷达的类型（2）自动泊车辅助（APA，AutomaticParkingAssistant)2.按照用途分类频率较低，为40kHz，但探测到的距离较长，检测范围为30～500cm，覆盖范围较广，方向性强，传播性能优于UPA，不易受到其他超声波雷达的干扰，用于测量侧方障碍物的距离，一般车辆左右侧面各安装2个。APA安装位置四、超声波雷达的类型（3）倒车雷达系统2.按照用途分类一套完整的倒车雷达系统需要在汽车后保险杠内配备4个UPA，自动泊车系统需要在倒车雷达系统基础上，在汽车前保险杠增加4个UPA，车身侧面增加4个APA，构成前4(UPA)、侧4(APA)、后4(UPA)的布置格局倒车雷达系统超声波雷达的安装位置五、超声波雷达的技术参数参数描述测量范围取决于其使用的波长和频率；波长越长，频率越小，检测距离越大测量精度测量值与真实值的偏差，受被测物体体积、表面形状、表面材料等影响，测量精度要求在±10cm以内波束角以传感器中轴线的延长线为轴线，到一侧能量强度减小一半处的角度，波束角越小，指向性越好。一些超声波雷达具有较窄的波束角（6°)，适合精确测量相对较小的物体。一些波束角为12°~15°的超声波雷达能够检测具有较大倾角的物体。工作频率影响超声波的扩散、吸收损失、障碍物反射损失和背景噪声，发射频率要求是40±2kHz抗干扰性能超声波为机械波，使用环境中的噪声会干扰超声波传感器接收物体反射回来的超声波六、超声波雷达的特点1.超声波雷达的优点结构简单信息处理简单可靠测距原理简单超声波的能量消耗较缓慢，在介质中传播的距离比较远体积小，方便安装在车上易于小型化与集成化距离=传播速度*传播时间/2穿透性强六、超声波雷达的特点2.超声波雷达的缺点七、超声波雷达的应用场景自动泊车辅助系统泊车库位检测系统倒车雷达系统盲区安全辅助系统思政专栏PART04IdeologicalandPoliticalColumn思政专栏广东奥迪威传感科技股份有限公司在超声波雷达领域钻研20余年。2018年，首席工程师王守觉带领团队突破汽车倒车雷达核心模组的信号抗干扰瓶颈，通过重构超声波发射电路拓扑结构，使环境噪声抑制率达92%，探测距离误差控制在±2cm以内，满足国际标准。同时建立ISO/TS16949标准装调工艺体系，推动国产模组成本降40%，成功替代进口产品，国内市占率超35%。该案例彰显工匠精神。团队专注钻研，攻克技术难题，展现创新精神。以严标准提升品质，体现严谨态度。打破国外垄断，推动国产化，彰显爱国担当与民族自信。工匠精神：突破干扰瓶颈，奥迪威雷达占据超35%市场份额奥迪威传感科技公司实验室课后练习AfterclasstrainingPART05课后练习（1）以下哪个不属于超声波雷达发射的超声波频率（

）。A.20HzB.40kHzC.48kHzD.58kHz（2）短距超声波雷达检测范围约为（

）。A.10cm～20cmB.15cm～250cmC.15cm～250mD.10cm～200m（3）超声波雷达的测量距离取决于（

）。A.波束角B.焦距C.频率D.波长1.不定项选择题

A

B

CD课后练习（1）超声波雷达按照传感器种类分类可分为等方性传感器超声波雷达和异方性传感器超声波雷达。（

）（2）超声波是指频率小于20kHz，人耳可听到的声波。（

）（3）超声波雷达抗环境干扰能力强，对天气变化不敏感。（

）2.判断题

×√√课后练习请简述超声波雷达的定义。3.简答题

超声波雷达是指利用超声波(频率为20kHz至100kHz的声波)测算距离的雷达传感器装置，通过发射、接收特定频率的超声波，根据时间差测算出障碍物距离，当距离过近时触发报警装置发出警报声以提醒驾驶员。课堂总结SummaryPART06课堂总结感谢您的观看主讲老师：XXX超声波雷达的装配与调试主讲老师：XXX项目2：超声波雷达的装调与故障诊断01学习情境LearningSituation02学习目标LearningObjectives03资料收集Backgroundknowledge06课堂总结Summary目录05实施作业Assignmentimplement04思政专栏IdeologicalandPoliticalColumn学习情境LearningSituationPART01学习情境在上一个任务的介绍解析下，客户同意了进行超声波雷达的更换。经理安排你给客户更换前超声波雷达，你作为一名技术员，需要完成超声波雷达的更换，和对更换过后的超声波雷达进行调试。倒车雷达的安装位置学习目标LearningObjectivesPART02学习目标素养目标1.培养学生在团队中有效沟通和协作，共同完成项目；2.培养学生热爱祖国、服务人民等良好思想品质；3.培养学生始终保持高标准的职业道德，诚实守信。1.能独立完成超声波雷达的检查与安装；2.能独立完成超声波雷达的调试；3.能独立完成超声波雷达的拆卸。知识目标技能目标1.能叙述超声波雷达控制器的接口定义。资料收集DataCollectionPART03一、超声波雷达控制器接口定义超声波控制器接插件接口实物图1.超声波雷达控制器接口定义控制器接插件共有13个接口：左侧1~12个端子，每个端子有2个引脚接口，分别是S-(超声波雷达负极或电源地)和S+（超声波雷达正极），用于连接各超声波雷达。一、超声波雷达控制器接口定义超声波控制器接插件接口实物图1.超声波雷达控制器接口定义端子接线颜色定义1红色12V电源正极输入2蓝色电源负极和RS232及RS485地（RS232及RS485通信时必须接该脚）3绿色CAN-L或者PCW(RS232通讯接口TXD)或者RS4854黄色CAN-H或者PCR(RS232通讯接口RXD)或者RS485B右侧1个端子是通信接口，有4个引脚接口，从左到右顺序编号是1~4，进行信号传输和协议转换，接口定义对应见上表，使用时只需把超声波雷达插入接插件内即可。电源信号线一、超声波雷达控制器接口定义2.超声波雷达控制器输出方式（1）输出方式类型超声波雷达控制器提供RS232和RS485、CAN总线输出方式。RS232RS485CAN总线一、超声波雷达控制器接口定义2.超声波雷达控制器输出方式（2）连接方式实训平台采用CAN总线通信类型，其接线定义见下表。端子接线颜色定义1红色12V（电源线）2蓝色GND（地线）3绿色CAN-L（低电平数据信号线）4黄色CAN-H（高电平数据信号线）一、超声波雷达控制器接口定义2.超声波雷达控制器输出方式（2）连接方式使用CAN通讯时，连接原理图如下：连接原理图一、超声波雷达控制器接口定义3.CANalyst-II分析仪介绍超声波控制器与上位机软件通过CANalyst-II分析仪进行通信，CANalyst-II分析仪外观如下：CANalyst-II分析仪产品外观一、超声波雷达控制器接口定义3.CANalyst-II分析仪介绍对应接口介绍见下表

名称描述CAN1R1终端电阻R1。向下拨到ON状态，则内部120欧电阻会被接入总线R2终端电阻R2。与R1并联，作用相同。每通道内置两个电阻。HCAN总线H信号。S屏蔽线接口，若通信线为屏蔽线可接屏蔽层，否则可接地或不接。LCAN总线L信号。CAN2R1终端电阻R1。向下拨到ON状态，则内部120欧电阻会被接入总线R2终端电阻R2。与R1并联，作用相同。每通道内置两个电阻。HCAN总线H信号。G信号地接口，内部直连信号参考地LCAN总线L信号。指示灯PWR电源指示灯SYS系统状态指示，正常情况为常灭状态。总线出现错误时，灯亮。CAN1CAN1通道指示灯（收发数据时闪烁）CAN2CAN2通道指示灯（收发数据时闪烁）思政专栏PART04IdeologicalandPoliticalColumn思政专栏上汽集团智能驾驶团队在研发超声波雷达泊车辅助系统时，面临了一个严峻挑战：冬季低温环境下，传感器易受雨雪结冰干扰，导致误判，严重影响车辆安全性和驾驶体验。面对难题，工程师张伟带领团队奔赴黑龙江漠河极寒试验场，在恶劣环境中采集上千次低温数据。凭借坚韧毅力，他们重构雷达信号滤波算法，创新研发出自适应加热膜结构，成功攻克低温干扰难题。这一案例彰显了职业责任感的深刻内涵。职业责任感不仅是完成任务，更是对社会、对他人的担当。作为学生，我们应从他们身上汲取力量，培养高度责任感，无论未来从事何种职业，都要以严谨态度和敬业精神，为社会发展贡献力量。职业责任感：上汽集团攻克低温传感器难题技术底座全面跃迁引领智能变革实施作业AssignmentimplementPART05一、实施准备（1）防护用品：工作服、安全帽、工作手套；（2）台架、总成：智能汽车传感器实训平台（简称实训平台）；（3）工具、设备：超声波雷达、超声波控制器、CANalyst-II分析仪、直流可调电源、螺丝刀套装；（4）辅助材料：尼龙扎带、无纺布。1.工具和设备准备十二通道超声波处理盒超声波探头超声波线束一、实施准备（1）超声波探头及外观检查超声波探头表面应有光泽且平滑，为纯黑色，无油污，无残留物，无刮伤、划痕、撞伤。四周应无损伤、油漆及电镀脱落、无毛刺、无毛边等。2.工具和设备检查超声波雷达一、实施准备（2）超声波雷达控制器外观检查十二通道超声波处理盒表面应有光泽且平滑，无油污，无残留物，无刮伤、划痕、撞伤。四周应无损伤、油漆及电镀脱落、无毛刺、无毛边等。2.工具和设备检查超声波处理盒一、实施准备（3）线束检查超声波探头、超声波探头线束的插接口，十二通道超声波处理盒，电源信号线的针孔应无残留物，无变形。2.工具和设备检查线束针脚检查二、超声波雷达的品质检查（1）将超声波探头线束端子，插接到超声波雷达控制器左边对应的接口，将电源线束和CAN通信线束端子插接到右边接口。连接线束二、超声波雷达的品质检查（2）将超声波控制器的CAN-H和CAN-L线束分别连接到CAN分析仪的CAN-2通道的CAN-H和CAN-L接线口，并把CAN-2通道对应电阻拨码开关向下拨到ON位置。连接CAN-H和CAN-L线束二、超声波雷达的品质检查（3）将超声波控制器的12V和GND线束连接到电源的正极和负极，启动并将直流电源电压值调节为12V。连接电源线束二、超声波雷达的品质检查（4）将CAN分析仪的USB线连接到实训平台电脑，接通实训平台的220V电源，启动电源开关，启动电脑。（5）在电脑桌面打开超声波雷达测试软件“Ultrasonicradar-232.exe”，若调试软件开始显示实时超声波雷达测距数据，说明超声波雷达正常。若没有显示则说明超声波雷达损坏，需要更换新的超声波雷达。超声波雷达测试软件三、超声波雷达的安装（1）关闭实训平台总电源。（2）将超声波雷达端接插件与线束端接插件对插好后，将线束穿过安装孔。对接超声波雷达线束三、超声波雷达的安装（3）按压传感器外围塑胶件，将传感器垂直卡入安装孔，注意箭头标签或“up”字朝上。将传感器垂直卡入安装孔三、超声波雷达的安装（4）检查探头外围边缘与安装孔间隙是否均匀，如有间隙，则需再次按压至无间隙。检查探头外围边缘与安装孔的间隙三、超声波雷达的安装（5）将超声波探头线束端子，插接到超声波雷达控制器对应的接口，将电源和CAN通信线束端子插接到右边接口。连接线束四、超声波雷达的调试（1）接通实训平台的220V电源，启动实训平台的电源开关，启动实训平台的电脑。（2）在电脑桌面双击打开超声波雷达测试软件“Ultrasonicradar-232.exe”超声波雷达测试软件四、超声波雷达的调试（3）超声波雷达正常工作时，测试软件界面如下：超声波雷达正常工作现象四、超声波雷达的调试（4）软件界面左边会显示超声波的状态，同时会显示障碍物的距离，单位为厘米(cm);如果无数据，则表示对应的超声波雷达可能出现短路、断路或离线等故障。（5）软件右边实时显示车辆图、相应的探头检测到的距离和对应的状态，状态对应如下：离障碍物距离颜色状态是否显示距离（cm）提示情况小于30cm红色是危险提示，会发出急促声音警报30cm~40cm橙色是慢行提示，会发出较急促声音警报40cm~50cm黄色是警戒提示，会发出声音警报大于50cm绿色是提示安全，不发声没有检测到障碍物绿色否无提示五、超声波雷达的拆卸（1）关闭超声波雷达测试软件、实训平台电脑及实训平台电源。（2）先断开超声波雷达线束，再使用合适的工具拆卸超声波雷达。（3）完成6S整理清洁工作。课堂总结SummaryPART06课堂总结感谢您的观看主讲老师：XXX超声波雷达的故障诊断与排除主讲老师：XXX项目2：超声波雷达的装调与故障诊断01学习情境LearningSituation02学习目标LearningObjectives03资料收集DataCollection06课堂总结Summary目录05实施作业Assignmentimplement04思政专栏IdeologicalandPoliticalColumn学习情境LearningSituationPART01任务导入你完成超声波雷达的更换之后，在调试的过程中，你发现车辆左侧超声波雷达系统探测到侧方车辆时，不发生警报，没办法进行正常工作。经理安排你结合超声波雷达常见故障及原因，对超声波雷达系统进行故障检测排除。不同车型超声波雷达的安装位置学习目标LearningObjectivesPART02学习目标素养目标1.培养学生具有创新和系统化的设计思维。2.鼓励创新思维和创业精神，探索新技术。3.培养批判性思维，评估不同解决方案的优缺点。1.能叙述超声波雷达的常见故障并分析故障原因；2.能总结超声波雷达故障诊断的方法并完成故障诊断流程。知识目标能力目标能独立完成超声波雷达的故障诊断与处理。资料收集DataCollectionPART03一、超声波雷达的常见故障原因分析在实训平台中，超声波雷达控制器通过CAN分析仪与调试软件进行通信。超声波雷达测试端口1.超声波雷达系统电路原理和测试端口定义一、超声波雷达的常见故障原因分析超声波雷达测试端口定义。1.超声波雷达系统电路原理和测试端口定义序号端口定义作用1CAN-L信号输入端可用于测试超声波雷达控制器的信号发送情况以及测试软件获得CAN信号的情况2CAN-L信号输出端3CAN-H信号输入端4CAN-H信号输出端5负极输出端可用于测量超声波雷达控制器是否有电压6正极输出端7负极输入端可用于测量电源是否正常供电8正极输入端一、超声波雷达的常见故障原因分析超声波雷达常见故障现象主要有工作失效及工作误报两种情况，造成超声波雷达故障原因如下：2.超声波雷达常见故障分析故障现象故障原因超声波雷达工作失效超声波电源故障、超声波探头连接线束损坏、连接线束与超声波雷达控制器接触不良、超声波雷达控制器损坏、超声波雷达损坏和超声波雷达控制器与测试软件通信故障等。超声波雷达工作误报装配歪斜和超声波雷达表面污浊等。一、超声波雷达的常见故障原因分析电源故障：超声波雷达控制器控制超声波雷达电源通断情况，因此可通过检测超声波控制器电源线的通断判断超声波雷达的电源通断情况。通信故障：超声波雷达控制器通过CAN总线与测试软件进行通信，因此可通过检测CAN总线的CAN-H和CAN-L的信号波形来判断超声波控制器与测试软件的通信情况。2.超声波雷达常见故障分析思政专栏PART04IdeologicalandPoliticalColumn思政专栏超声波雷达技术的突破离不开创新思维的驱动。从自动驾驶到智能家居，从工业检测到医疗诊断，其应用场景不断拓展。创新思维推动技术迈向更高精度、更强适应性和更广应用。在自动驾驶领域，特斯拉等企业通过创新算法，将探测精度提升至厘米级；在医疗领域，科研人员突破传统思维，开发出微型探头，实现无创检测。当前，超声波雷达与5G、物联网深度融合，助力智慧城市建设。创新思维推动技术突破物理极限，向更智能、更精准方向发展。坚持创新思维，才能在科技竞争中赢得主动，为智慧社会贡献力量。创新思维：超声波雷达技术突破，赋能智慧未来超声波雷达车辆应用实施作业AssignmentimplementPART05一、实施准备（1）防护用品：工作服、安全帽、工作手套。（2）台架总成：实训平台。（3）工具、设备：数字万用表、示波器。（4）辅助材料：绝缘垫、无纺布。1.工具和设备准备数字万用表示波器一、实施准备（1）检查数字万用表打开数字万用表，检查电量是否足够；将档位调至蜂鸣档，短接红黑表笔，检查数字万用表是否正常。2.工具及设备检查短接红黑表笔一、实施准备（2）检查与校准示波器2.工具及设备检查1）连接示波器电源，打开示波器电源开关按钮。示波器的“电源开关按钮”（俯视图）一、实施准备（2）检查与校准示波器2.工具及设备检查2）将探头的BNC连接器端连接示波器通道1（CH1）的BNC，探针连接到“探头补偿信号连接片”上，将探头的接地鳄鱼夹与探头补偿信号连接片下面的“接地端”相连。探头补偿信号连接片和接地端的连接一、实施准备（2）检查与校准示波器2.工具及设备检查3）按AUTO（自动设置）键，显示屏上应出现标准方波。如实际显示的方波形状与图不相符，则需要进行“探头补偿”。正常方波波形一、实施准备（2）检查与校准示波器2.工具及设备检查4）将探头探针与示波器的“探头补偿信号连接片”相连，接地夹与探头补偿连接片的“接地端”相连，打开CH1通道，然后按AUTO按键，观察显示的波形。不同探头补偿波形一、实施准备（2）检查与校准示波器2.工具及设备检查5）如显示波形为“补偿不足”或“补偿过度”，用非金属手柄的调笔调整探头BNC连接器端上的可变电容，直到波形为方波。调整探头上的可变电容二、超声波雷达的故障现象和确认1.故障现象本任务主要集中讲述电源故障和通信故障检诊。在进行故障诊断之前先设置故障（这一步由老师来操作）。打开超声波雷达测试软件“Ultrasonicradar-232.exe”，超声波雷达不工作，状态为红色，软件界面不显示超声波探测到障碍物的距离，提示“超声波模块集线器错误”超声波雷达故障现象二、超声波雷达的故障现象和确认2.故障确认使用智能网联汽车三维数字化仿真教学软件读取故障码，单击“故障诊断”模块，再单击“刷新”图标可以读到故障码。读取故障码三、超声波雷达的故障诊断与排除1.电源故障检诊将数字万用表调至直流电压档，通过测量电源正极输入端与负极输出端之间的电压、电源正极输出端与负极输入端之间的电压，找出故障原因。序号红表笔黑表笔电压故障原因1正极输入端负极输出端供电电压电源正极断路正极输出端负极输入端0V2正极输入端负极输出端0V电源负极断路正极输出端负极输入端供电电压三、超声波雷达的故障诊断与排除2.通信故障检诊打开示波器CH1通道和CH2通道，将示波器调整到适当量程，超声波雷达正常工作时1号、2号、3号、4号端子的正常波形如下。正常波形三、超声波雷达的故障诊断与排除2.通信故障检诊观察波形，找出故障原因。波形描述故障原因上位机现象1、2端都为锯齿波，且波形相反，3、4端为正常波形CAN-L断路超声波雷达状态异常，不能检测障碍物3、4端都为锯齿波，且波形相反，1、2端为正常波形CAN-H断路超声波雷达状态异常，不能检测障碍物1、2端波形为直线（0V），3、4端会出现矩形波（从0V开始）CAN-L对地短路超声波雷达状态正常，且能正常检测障碍物3、4端波形为直线（0V），1、2端会出现矩形波（从0V开始）CAN-H对地短路超声波雷达状态异常，不能检测障碍物三、超声波雷达的故障诊断与排除2.通信故障检诊（1）CAN-L断路波形

CAN-L断路波形三、超声波雷达的故障诊断与排除2.通信故障检诊（2）CAN-H断路波形

CAN-H断路波形三、超声波雷达的故障诊断与排除2.通信故障检诊（3）CAN-L对地短路波形

CAN-L对地短路波形三、超声波雷达的故障诊断与排除2.通信故障检诊（4）CAN-H对地短路波形CAN-H对地短路波形三、超声波雷达的故障诊断与排除3.故障消除与确认（1）学生正确找到故障并能正确描述故障现象和故障原因，则由老师在智能网联汽车三维数字化仿真教学软件中清除故障码，否则让学生继续查找问题。（2）清除故障码后，由学生重新读取故障码，确认是否清除故障码。（3）通过超声波雷达测试软件“Ultrasonicradar-232.exe”判断超声波雷达是否还存在故障，确认故障已消除。（4）无故障现象：软件界面显示超声波探测到障碍物的距离，显示的障碍物距离随着障碍物的远近变化而改变。四、系统复原与整理清洁（1）关闭超声波雷达测试软件“Ultrasonicradar-232.exe”，关闭实训平台电脑和实训平台电源。（2）完成6S整理清洁工作。课堂总结SummaryPART06课堂总结感谢您的观看主讲老师：XXX毫米波雷达的工作原理主讲老师：XXX项目3：毫米波雷达的装调与故障诊断01学习情境LearningSituation02学习目标LearningObjectives03资料收集DataCollection06课堂总结Summary目录05课堂练习Afterclasstraining04思政专栏IdeologicalandPoliticalColumn学习情境LearningSituationPART01学习情境一位客户在看完某款新车的发布会之后，对前方碰撞预警这一功能比较感兴趣，来到你们公司想要购买一辆具有前方碰撞预警功能的车辆，这时经理安排你向客户介绍前方碰撞预警这一功能需要用到的雷达--毫米波雷达，让客户能够了解毫米波雷达的工作原理和功能。汽车毫米波雷达学习目标LearningObjectivesPART02学习目标素养目标1.

强调毫米波雷达技术精进背后的持续探索和精益求精的态度，鼓励学生在专业领域深入钻研，追求卓越；2.

结合毫米波雷达技术的发展趋势，如4D毫米波雷达的研究，鼓励学生培养创新思维，不断探索新技术的应用可能性。1.能阐述毫米波雷达的定义和系统组成；2.能总结毫米波雷达的优缺点；3.能区分毫米波雷达的类型；4.能阐述毫米波雷达的工作原理；5.能辨别毫米波雷达的技术参数，并举例说明具体的含义。知识目标资料收集DataCollectionPART03一、毫米波雷达概述毫米波是指波长为毫米级别的电磁波，波长在1~10mm之间，对应的频段为30~300GHz。1.毫米波的定义毫米波的频率界限图毫米波一、毫米波雷达概述毫米波雷达是工作在毫米波频段的雷达。2.毫米波雷达的定义电磁波的频段与毫米波雷达产品一、毫米波雷达概述毫米波雷达由天线发射毫米波信号，通过接收被测物体反射回来的信号，根据是否产生回波，进行物体的检测，并计算出雷达与目标的相对速度、距离以及角度。2.毫米波雷达的定义毫米波雷达外观二、毫米波雷达的分类毫米波雷达类型可以按照探测距离、工作频段和工作原理来分类。探测距离A工作频段工作原理BC二、毫米波雷达的分类毫米波雷达按探测距离可分为近距离（SRR）、中距离（MRR）和远距离（LRR）毫米波雷达。为了满足不同距离范围的探测需要，一辆汽车上会安装多颗短距离、中距离和长距离毫米波雷达。1.按探测距离分类三种毫米波雷达的探测距离二、毫米波雷达的分类不同类型毫米波雷达对应的具体参数见下表。1.按探测距离分类毫米波雷达类型探测距离（m）水平视场角（°）安装位置具体应用SRR＜50＞80车身周围停车辅助、十字交通报警MRR＜10060车身四个边角盲区监测、变道辅助LRR＜250＜20车辆前方和后方自适应巡航、自动紧急制动、车道偏离预警二、毫米波雷达的分类按照工作频段划分，毫米波雷达可以分为24GHz、60GHz、77GHz、79GHz毫米波雷达。其中，应用最广泛的有24GHz和77GHz毫米波雷达。2.按工作频段分类77GHz24GHz两类毫米波雷达检测距离示意图二、毫米波雷达的分类24GHz和77GHz毫米波雷达的对比见下表。在测速、测距、测方位角性能方面上，77GHz毫米波雷达都比24GHz更强，所以77GHz毫米波雷达逐渐成为主流。2.按工作频段分类雷达频段探测范围体积距离分辨率速度分辨率安装位置主要应用24GHz中短距离（60米以内）、探测角度大大低低车辆前部和后部两侧侧向探测，称为角雷达77GHz长距离（100~250米）、探测距离远小高高车辆的格栅和前保险杠上前向探测，称为前雷达二、毫米波雷达的分类按照辐射电磁波方式划分，可以分为脉冲式毫米波雷达与调频连续波毫米波雷达两类。两种体制毫米波雷达电磁波辐射能量简图如下。3.按电磁波分类电磁波的频段与毫米波雷达产品二、毫米波雷达的分类两种工作体制毫米波雷达的优势和劣势见下表。3.按电磁波分类电磁波辐射方式脉冲式毫米波雷达调频连续波毫米波雷达（FMCW）优势测量方法简单，精度较高；技术成熟。可多目标探测，距离与速度探测；可目标连续跟踪，系统敏感性高且误报率低；测量距离远，分辨率高；技术成熟，成本低。劣势结构要求复杂，成本高；高分辨率占用带宽大；作用距离有限。后端信号处理复杂线性调频度获得难度大。三、毫米波雷达的组成对于汽车应用来说，毫米波雷达系统包括天线、射频组件、信号处理模块以及控制电路等部件，其中天线和射频组件是最核心的硬件部分。毫米波雷达系统的组成三、毫米波雷达的组成天线同时具备发射和接收毫米波功能，是毫米波雷达的重要部件，体积小，常被阵列集成在PCB板上。1.天线天线三、毫米波雷达的组成射频组件负责毫米波信号的调制、发射、接收以及解调。目前主流的毫米波雷达射频组件集成方式是将射频组件集成为单片微波集成电路（MMIC）。2.射频组件MMIC示意图三、毫米波雷达的组成信号处理模块通过嵌入不同的信号处理算法，提取从前端采集得到的中频信号，获取特定类型的目标信息。3.信号处理模块信号处理算法分类和跟踪算法测量算法波束形成算法信号检测三、毫米波雷达的组成控制电路根据信号处理器获得的目标信息，结合毫米波雷达终端信息进行数据融合，最终通过主处理器进行智能处理，对毫米波雷达终端前方出现的障碍物进行分析判断，迅速作出处理和发出指令，及时传输给报警显示系统和制动执行系统。4.控制电路信号处理器目标信息主处理器车身动态信息报警显示系统和制动执行系统发出指令四、毫米波雷达的工作原理毫米波雷达三个基础的系统功能为距离测量、速度测量和角度测量。距离测量A速度测量角度测量BC四、毫米波雷达的工作原理通过发射脉冲信号与接收脉冲信号之间的时间差来计算目标距离。1.距离测量原理（1）基于TOF原理测距TOF测距原理四、毫米波雷达的工作原理通过比较任意时刻回波信号频率与此时刻发射信号的频率的差值来得到目标的距离信息，在探测多个物体时，距离和中频信号是成映射关系的。IF值越大，物体距离毫米波雷达越远。1.距离测量原理（2）基于FMCW原理测距FMCW测距原理X轴：时间轴Y轴：频率轴TXchirp：发射出去的脉冲RXchirp：接收到的脉冲。Tc：调制周期Sτ：差频（接收波形与发射波形的偏移）；Τ：发射信号与接收信号的时间间隔IFsignal：差值信号四、毫米波雷达的工作原理毫米波雷达通过多普勒效应计算接收与发送信号的频率的变化来实现测速。当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射信号频率；反之，当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于发射信号频率。测速精度数据取决于信噪比（衡量雷达接收信号质量的单位）。信噪比的高低，是衡量毫米波雷达的目标检测性能优劣的根本参数。2.速度测量原理调频式毫米波雷达测速原理四、毫米波雷达的工作原理毫米波雷达通过并列的接收天线（至少需要两组接收天线），接收到同一目标物体反射回来的电磁波，并计算发射信号与接收信号的相位差，最后通过三角函数计算得到方位角。两组接收天线的位置及之间的距离是已知的。计算出物体与两组接收天线的距离后，即可确定物体的方位角。3.方位角测量原理调频式毫米波雷达方位角原理d：接收天线Rx1和接收天线Rx2之间的几何距离五、毫米波雷达的优缺点1.毫米波雷达的优点五、毫米波雷达的优缺点2.毫米波雷达的缺点六、4D毫米波雷达1.4D毫米波雷达的定义4D是指距离、速度、水平角度和垂直高度。相比于传统毫米波雷达二维水平坐标信息（距离、方位角）及相对速度，4D毫米波雷达增加了纵向天线及处理器，可实现对物体高度的探测，提供更高密度、高分辨率的点云信息。4D成像毫米波雷达六、4D毫米波雷达2.4D毫米波雷达的特点序号特点描述1分辨率高4D毫米波雷达通过高倍数虚拟MIMO等方式，可实现更高密度的点云成像，可探测到轮胎碎片等较小目标，降低漏报、误报率。例如大陆集团的ARS540的水平分辨率达1°，是传统毫米波雷达的5倍。2探测范围广4D毫米波雷达通过算法、多芯片级联等方式，能在维持高视场角的同时，实现更远探测距离。3高度信息感知4D毫米波雷达具备纵向高度感知能力，可解析静态障碍物的轮廓等信息并进行分类，能更加有效地避免“误刹”和“漏刹”。七、毫米波雷达的技术参数最大探距离视场角测量分辨率测量精度最大探测目标数0102040305最大探测距离视场角测量精度测量分辨率最大探测目标数七、毫米波雷达的技术参数最大探测距离：指毫米波雷达所探测目标的最大距离。1.最大探测距离最大探测距离七、毫米波雷达的技术参数视场角：指毫米波雷达能够探测的角度范围（扫描扇形角度）。分为水平视场角和垂直视场角。θ：垂直视场角。2.视场角视场角七、毫米波雷达的技术参数角度分辨率3表示毫米波雷达可以分辨并显示两个角度非常接近的目标的能力。距离分辨率1表示毫米波雷达可以分辨并显示两个距离非常接近的目标的能力。速度分辨率2表示毫米波雷达可以分辨并显示两个速度非常接近的目标的能力。3.测量分辨率七、毫米波雷达的技术参数4.测量精度角度精度3指测量单个目标时，目标角度的测量值与真实值的差值。距离精度1指测量单个目标时，目标距离的测量值与真实值的差值。速度精度2指测量单个目标时，目标速度的测量值与真实值的差值。七、毫米波雷达的技术参数5.最大探测目标最大探测目标最大探测目标：指毫米波雷达在探测过程中可同时探测目标的最大数目。思政专栏PART04IdeologicalandPoliticalColumn思政专栏4D毫米波雷达是智能驾驶关键核心技术，具有高分辨率、高精度、抗干扰能力强、全天候工作等优势，广泛应用于车辆安全辅助系统。国产车企在智能驾驶领域取得显著成就，如比亚迪、蔚来等品牌在新能源汽车和智能驾驶技术上不断突破。科研人员在研发过程中展现出无私奉献和爱国情怀，推动了技术发展。国产车企在国际上竞争力增强，如比亚迪销量超过特斯拉，为全球汽车产业转型和低碳发展贡献力量。4D毫米波雷达技术的发展彰显了爱国主义精神，激励我们传承和弘扬这种精神，为实现中华民族伟大复兴贡献力量。爱国主义精神：4D毫米波雷达——国产车企崛起的科技基石与爱国情怀4D毫米波雷达课后练习AfterclasstrainingPART05课后练习（1）毫米波雷达波长频率在（

）。A.10GHz~200GHzB.20GHz~300GHzC.30GHz~300GHzD.30GHz~400GHz（2）4D毫米波雷达相比传统毫米波雷达，具有以下哪些优势？（

）。A.可探测目标的垂直高度信息B.提供更高密度的点云信息C.能够进行图像颜色识别D.对生物体反射波更强（3）毫米波雷达按照探测距离分类，远程毫米波雷达（LRR）的最大探测距离为（

）。A.50米B.100米