Automatisierte Fahrtechnik - unterschätztes Sensor-Ultraschallradar

- May 31, 2019-


Es gibt zwei gebräuchliche Arten von Ultraschallradar. Der erste Typ ist an den vorderen und hinteren Stoßfängern des Fahrzeugs angebracht, d. H. Dem Umkehrradar, mit dem die Hindernisse vor und hinter dem Fahrzeug gemessen werden. Diese Art von Radar wird in der Industrie als UPA bezeichnet. Die zweite ist an der Seite des Fahrzeugs angebracht, um seitliche Hindernisse zu messen. Das Ultraschallradar der Objektentfernung wird in der Industrie als APA bezeichnet. Es kann zur Parkhauserkennung und zur schnellen Seitenunterstützung eingesetzt werden.

Heute wird ein extrem gebräuchlicher Sensor vorgestellt - Ultraschallradar. Wenn Sie der Meinung sind, dass das Ultraschallradar etwas seltsam ist, dann hat es einen populäreren Namen - Parksensor.

Beim Rückwärtsfahren in das Lagerhaus und beim langsamen Bewegen des Wagens ist das Geräusch von "Tropfen" in der Kabine zu hören. Diese Töne sind Rückmeldungsinformationen für den Fahrer, die auf der Erfassungsentfernung des Ultraschallradars basieren.


Das eingebaute Ultraschallradar ist normalerweise über der Stoßstange des Fahrzeugs angebracht und an einer bestimmten Position auf der Stoßstange versteckt. Das Aussehen des Fahrzeugs wird durch den Punkt am gelben Pfeil wie unten dargestellt angezeigt.


parking sensor

Das Aussehen des Ultraschallradars ist wie folgt, wenn es nicht installiert ist:


40D22TR-2

Art des Ultraschallradars


Es gibt zwei gebräuchliche Arten von Ultraschallradar. Der erste Typ ist an den vorderen und hinteren Stoßfängern des Fahrzeugs angebracht, d. H. Dem Umkehrradar, mit dem die Hindernisse vor und hinter dem Fahrzeug gemessen werden. Diese Art von Radar wird in der Industrie als UPA bezeichnet. Die zweite ist an der Seite des Fahrzeugs angebracht, um seitliche Hindernisse zu messen. Das Ultraschallradar der Objektentfernung wird in der Industrie als APA bezeichnet.


Der Erfassungsbereich und der Erfassungsbereich von UPA und APA sind zu ähnlich, wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Das abgebildete Auto ist vorne und hinten mit insgesamt 8 UPAs und links und rechts mit insgesamt 4 APAs ausgestattet.

ultrasonic sensor for auto parking

UPA-Ultraschallradar

Der Erfassungsbereich des UPA-Ultraschallradars liegt in der Regel zwischen 15 und 250 cm, mit dem hauptsächlich Hindernisse vor und hinter dem Fahrzeug gemessen werden.

Wie in der Abbildung gezeigt, ist es ein schematisches Diagramm des Erfassungsbereichs einer einzelnen UPA.


UPA ULTRASONIC SENSOR 1

APA Ultraschallradar


Der Erfassungsbereich des APA-Ultraschallradars liegt im Allgemeinen zwischen 30 und 500 cm. Die Erkennungsreichweite von APA ist größer und daher teurer und leistungsfähiger als UPA.


APA ULTRASONIC LADER

Die Abbildung zeigt den Erfassungsbereich eines einzelnen APA.


Der Vorteil der Erkennungsreichweite von APA ermöglicht es, nicht nur die Hindernisse auf der linken und rechten Seite zu erkennen, sondern auch das Vorhandensein von Parklücken auf der Grundlage der vom Ultraschallradar zurückgegebenen Daten.

Mathematisches Modell des Ultraschallradars

UPA und APA unterscheiden sich zwar in Bezug auf Erkennungsentfernung und Erkennungsform erheblich, können jedoch nach demselben mathematischen Modell beschrieben werden. Um den Zustand eines Ultraschallradars zu beschreiben, sind die folgenden vier Parameter erforderlich. Das schematische Diagramm des mathematischen Modells ist wie folgt.


Mathematical model of ultrasonic radar

Parameter 1: α


α ist der Erfassungswinkel des Ultraschallradars. Im Allgemeinen beträgt der Erfassungswinkel der UPA etwa 120 ° und der Erfassungswinkel der APA ist kleiner als der der UPA, der etwa 80 ° beträgt.


Parameter 2: β


β ist einer der Einflussfaktoren des Ultraschall-Radar-Erfassungsbreitenbereichs, der im Allgemeinen klein ist. Der β-Winkel von UPA beträgt ungefähr 20 ° und der β-Winkel von APA ist speziell und beträgt 0 °.


Parameter 3: R


R ist auch einer der Einflussfaktoren des Ultraschallradar-Erfassungsbreitenbereichs. Die R-Werte von UPA und APA sind nicht sehr unterschiedlich und liegen alle bei 0,6 m.


Parameter 4: D


D ist die maximale Reichweite des Ultraschallradars. Die maximale Reichweite der UPA beträgt 2 Meter bis 2,5 Meter, und die maximale Reichweite der APA beträgt mindestens 5 Meter. Derzeit wird in der Industrie das APA-Radar mit mehr als 7 Metern eingesetzt.


Ultraschall-Radareigenschaften


Merkmal 1: temperaturempfindlich


Das Prinzip des Entfernungsmessens von Ultraschallradar ist ähnlich dem des zuvor beschriebenen Laserradars und Millimeterwellenradars. Entfernung = Ausbreitungsgeschwindigkeit * Ausbreitungszeit / 2. Der Unterschied besteht darin, dass die Geschwindigkeit des Laserradars und des Millimeterwellenradars beide die Lichtgeschwindigkeit sind und die Wellengeschwindigkeit des Ultraschallradars mit der Temperatur zusammenhängt. Die ungefähre Beziehung ist wie folgt:


C = C0 + 0,607 ≤ T, die Schallgeschwindigkeit beträgt 332 m / s, wenn C0 Null ist, und T ist die Temperatur (Einheit: ° C).


Wenn die Temperatur beispielsweise 0 ° C beträgt, beträgt die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallwelle 332 m / s; Wenn die Temperatur 30 ° C beträgt, beträgt die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallwelle 350 m / s. Hindernisse derselben relativen Position weisen bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche gemessene Abstände auf.


Bei Autopilotsystemen mit extrem hoher Sensorgenauigkeit wird entweder die Reichweite des Ultraschallradars konservativ berechnet oder die Temperaturinformationen werden in das Autopilotsystem eingegeben, um die Messgenauigkeit zu verbessern.


Merkmal 2: Unmögliche Beschreibung der Hindernisposition


Das Ultraschallradar gibt einen Wert der Erfassungsentfernung zurück, wenn es arbeitet, wie in der Abbildung gezeigt. Hindernisse bei A und B geben den gleichen Erfassungsabstand zurück. D. In dem Fall, in dem nur die Erfassungsentfernung d bekannt ist, ist es daher unmöglich, durch die Information eines einzelnen Radars zu bestimmen, ob sich das Hindernis bei A oder B befindet.


detect obstacle location


Anwendung von Ultraschallradar


Der Titel dieses Artikels erwähnt, dass Ultraschallradar ein unterschätzter Sensor ist, da er nicht nur Hindernisse erkennen kann.


Anwendung 1: Parkhauserkennung

Die automatische Parkfunktion muss zwei Schritte durchlaufen: 1. Identifizieren Sie den Standort. 2. Den Speicher umkehren


Die Funktion zum Identifizieren des Standorts besteht darin, sich auf den APA zu verlassen, der an der Seite des Fahrzeugs installiert ist, wie im folgenden Szenario.


APA dentify the location Reversing the storage


Wenn das Auto langsam die Lagerposition passiert, ist die Beziehung zwischen der vom APA-Sensor an der rechten Vorderseite des Autos zurückgegebenen Erfassungsentfernung und der Zeit wie folgt:


DETECT DISTANCE


Die ungefähre Länge des Ortes kann durch Integrieren der Geschwindigkeit von t1 bis t2 erhalten werden. Wenn angenommen wird, dass das Fahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit fährt, multiplizieren Sie die Fahrzeuggeschwindigkeit mit (t2-t1). Wenn die erfasste Länge die Mindestlänge überschreitet, die zum Parken des Fahrzeugs erforderlich ist, wird davon ausgegangen, dass der aktuelle Parkplatz einen Parkplatz hat.

In ähnlicher Weise erzeugt der hintere APA eine ähnliche Signalkurve zur sekundären Überprüfung des Orts.

Mit der Standorterkennungsfunktion ist es nicht schwierig, die autonome Parkfunktion zu entwickeln.

Anwendung 2, Hochgeschwindigkeitsseitenunterstützung

Das Tesla Model S implementiert die Fahrfunktion der Schnellstraße im Zeitalter von AutoPilot 1.0. Um die Sicherheit und den Komfort der Hochgeschwindigkeitskreuzfahrtfunktion zu erhöhen, wird Tesla das APA-Ultraschallradar zum Parken verwenden, das auch für Hochgeschwindigkeitskreuzfahrten verwendet wird. .

Schauen Sie sich zunächst das Video der Model A-Anwendung APA an. Das Bild in der unteren linken Ecke des Videos ist eine Kamera auf der Rückseite des Autos. Das Bild rechts zeigt den Blickwinkel in Fahrtrichtung.

Wie im Video zu sehen ist, passt sich das Modell S, wenn das links vorbeifahrende Auto näher am Auto ist, autonom an die rechte Seite an und sorgt gleichzeitig für ausreichend Platz auf der rechten Seite, wodurch die Gefahr einer Kollision mit dem linken Fahrzeug verringert wird .


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