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超聲波倒車雷達系統硬件設計論文

汽車 更新时间:2024-06-11 03:53:55
一.超聲波倒車雷達簡介及運用場合1.1 倒車雷達功能

倒車雷達系統可使駕駛者在車輛倒車 時,通過分段的提示音及LED顯示器顔色 的變化,提示駕駛者車體與障礙物距離, 輔助駕駛者避免不必要的碰撞。

1.2 倒車雷達原理

利用超聲傳感器産生的超聲波對車後 發射,如在一定範圍内碰到物體,就有一反 射波返回發射源(超聲傳感器的表面), 主機利用發射波和反射波之間的延遲時 間和聲波速度就能測得距離。

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圖1 超聲波測距原理

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圖2 超聲波倒車雷達系統結構

1.3 運用場景

可在乘用車、貨車、卡車、渣土車、泥土車、叉車等各種車輛上使用。

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二.對接人員聯絡表2.1 甲方對接人員2.2 乙方對接人員三、雷達定制方案說明3.1 倒車雷達法律法規

符合法規《GB/T 21436-2008汽車泊車測距警示裝置》。

3.2 倒車雷達系統組成3.2.1 硬件系統框圖

控制器ECU的TX信号輸出一定頻率(常用40KHz)的方波(數量待定)到超聲波傳感器,驅動超聲波傳感器産生超聲波。超聲波經過障礙物反射後反射波被超聲波傳感器接收。超聲波傳感器接收反射信号後經過放大濾波及整形變成如上圖RX信号的圖像。其中餘振大約1.2ms,由于障礙物不同和距離的原因是障礙物反射信号強弱不同。反射信号強則反射信号寬度大。最後有控制器(ECU)接收到反射信号,并且計算出障礙物距離。

硬件主控ECU展示案例為ATMEL公司的ATMEGA88或者 ATMEGA0906。

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信号時序如下:

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3.2.2 系統組成介紹

倒車雷達一般由超聲波傳感器(探頭)、蜂鳴器、主機、顯示屏等組成。

(1) 超聲波傳感器

超聲波傳感器采用的是壓電元件锆钛化鉛,一般稱為PZT,這種傳感器的特點在于它具有方向性,傳感器用蜂鳴器的紙盆為橢圓形,其目的就是傳感器的水平方向特性寬,而垂直方向受到限制。

超聲波倒車傳感器的系統方案主要有模拟式、數字式等。數字式又分為四線式及兩線式方案。數字兩線式,同時将供電、發射、接收信号共用一條傳輸線。優化線束使用量,大幅度減少車體線束及接插件使用量,使其連接更加優化,産品抗幹擾性和互換性很好,在電路設計、元器件使用、軟件處理等方面的技術含量也最高,為行業内最優方案。

整個倒車系統的最核心部件,其作用 是發出超聲波及接收超聲波。影響其性能 的主要參數有:外形尺寸與工作頻率。

超聲波傳感器尺寸:

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超聲波探頭尺寸及角度

--尺寸越大,水平/垂直角度比就越大;

--水平/垂直比率較高的探頭,可以應用在探 頭安裝位置離地面較低,要求偵測距離較 遠的車型上。

--工作頻率:40KHz,48KHz,60KHz,其中40KHz使用最普遍,性價比最高。60KHz設計、制造難度較大。

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(2) 蜂鳴器

探測報警分段及蜂鳴器相應方式:針對中間傳感器,蜂鳴器分A、B、C、D四段距離報警;針對兩側傳感器,蜂鳴器分A、B兩段距離報警。偵測報警分段見圖。

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偵測報警分段圖

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蜂鳴器時序圖

蜂鳴器時序圖

(3)顯示屏

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顯示屏

3.2.3自檢功能相應方式

當打倒檔時,倒車雷達系統自動檢測功能是否正常。

1)正常啟動模式:

當點火接通且變速杆置于倒車檔後,蜂鳴器“BI”鳴叫一聲,表明整個系統工作正常,進入偵測狀态;

2)異常啟動模式:

當點火接通且變速杆置于倒車檔後,如果一個傳感器工作不正常,則蜂鳴器将“BI、BI”鳴叫兩聲,除異常的傳感器不工作外,其他進入偵測狀态;如果有兩個以上(包含兩個)傳感器工作不正常,則蜂鳴器将“BI、BI、BI”鳴叫三聲後,系統不工作。

注:在以上各啟動模式下,自檢聲為每聲響500ms,停500ms,見下圖自檢時序圖。

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3) 正常報警功能相應方式

1)當點火接通且變速杆置于倒車檔後,整個系統開始工作:

a)當被偵測物與傳感器之間的距離在90厘米~150厘米時,蜂鳴器每聲叫75毫秒,停300毫秒;

b)當被偵測物與傳感器之間的距離在60厘米~90厘米時,蜂鳴器每聲叫75毫秒,停150毫秒;

c)當被偵測物與傳感器之間的距離在30厘米~60厘米時,蜂鳴器每聲叫75毫秒,停75毫秒;

d)當被偵測物與傳感器之間的距離在0厘米~30厘米時,蜂鳴器恒叫。

2)當被偵測物與傳感器之間的距離大于150厘米±5厘米時,蜂鳴器将停止鳴叫。

3.3 雷達性能參數

3.3.1 傳感器正面探測距離0.2~1.5m

四、質量保障方案4.1 生産廠家實力展示4.2 試驗測試項目

試驗驗證項目分為電氣性能測試、雷達功能測試、環境試驗三大部分。

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