Tecnologia de condução automatizada - radar ultrassônico com sensor subestimado

- May 31, 2019-


Existem dois tipos comuns de radar ultrassônico. O primeiro tipo é instalado nos pára-choques dianteiros e traseiros do carro, isto é, o radar de inversão usado para medir os obstáculos na frente e na traseira do carro. Esse tipo de radar é chamado de UPA na indústria; o segundo está instalado na lateral do carro para medir os obstáculos laterais. O radar ultrassônico da distância do objeto é chamado de APA na indústria. Pode ser aplicado à detecção de estacionamento e assistência lateral de alta velocidade.

Introduzido hoje é um sensor extremamente comum - radar ultrassônico. Se você acha que o radar ultra-sônico é um pouco estranho, então ele tem um nome mais popular - sensor de estacionamento.

No processo de reverter para o armazém e mover lentamente o carro, o som de "gotas" pode ser ouvido na cabine. Esses sons são informações de feedback para o motorista com base na distância de detecção do radar ultrassônico.


O radar ultrassônico a bordo é geralmente montado acima do pára-choques do carro e escondido em uma determinada posição no pára-choque. A aparência do carro é mostrada pelo ponto na seta amarela, como mostrado abaixo.


parking sensor

A aparência do radar ultra-sônico quando não está instalado é a seguinte:


40D22TR-2

Tipo de radar ultrassônico


Existem dois tipos comuns de radar ultrassônico. O primeiro tipo é instalado nos pára-choques dianteiros e traseiros do carro, isto é, o radar de inversão usado para medir os obstáculos na frente e na traseira do carro. Esse tipo de radar é chamado de UPA na indústria; o segundo está instalado na lateral do carro para medir os obstáculos laterais. O radar ultrassônico da distância do objeto é chamado de APA na indústria.


O alcance de detecção e a área de detecção de UPA e APA são muito semelhantes, como mostra a figura a seguir. O carro na foto é equipado com um total de 8 UPAs na parte frontal e traseira, e um total de 4 APAs nos lados esquerdo e direito.

ultrasonic sensor for auto parking

Radar ultrassônico UPA

A faixa de detecção do radar ultra-sônico UPA é geralmente entre 15 e 250 cm, que é usado principalmente para medir obstáculos na frente e na traseira do carro.

Como mostrado na figura, é um diagrama esquemático do intervalo de detecção de um único UPA.


UPA ULTRASONIC SENSOR 1

Radar ultrassônico APA


A faixa de detecção do radar ultra-sônico APA é geralmente entre 30 ~ 500cm. O alcance de detecção da APA é mais longo, por isso é mais caro e mais poderoso que o UPA.


APA ULTRASONIC LADER

A figura mostra o intervalo de detecção de um único APA.


A vantagem da faixa de detecção da APA permite detectar não apenas os obstáculos nos lados esquerdo e direito, mas também a presença de vagas de estacionamento com base nos dados retornados pelo radar ultrassônico.

Modelo matemático do radar ultrassônico

Embora o UPA e o APA sejam muito diferentes em termos de distância de detecção e forma de detecção, eles ainda podem ser descritos pelo mesmo modelo matemático. Descrever o estado de um radar ultrassônico requer os quatro parâmetros a seguir. O diagrama esquemático do modelo matemático é o seguinte.


Mathematical model of ultrasonic radar

Parâmetro 1: α


α é o ângulo de detecção do radar ultrassônico. Geralmente, o ângulo de detecção do UPA é de cerca de 120 °, e o ângulo de detecção do APA é menor que o do UPA, que é de cerca de 80 °.


Parâmetro 2: β


β é um dos fatores que influenciam a faixa de largura de detecção do radar ultrassônico, que geralmente é pequena. O ângulo β da UPA é de cerca de 20 °, e o ângulo β da APA é especial, o que é 0 °.


Parâmetro 3: R


R é também um dos fatores que influenciam a faixa de largura de detecção do radar ultrassônico. Os valores R de UPA e APA não são muito diferentes e estão em torno de 0.6m.


Parâmetro 4: D


D é o alcance máximo do radar ultrassônico. O alcance máximo do UPA é de 2 metros a 2,5 metros, e o alcance máximo do APA é de pelo menos 5 metros. Atualmente, o radar APA com mais de 7 metros é usado na indústria.


Características de radar ultra-sônico


Característica 1: Sensível à temperatura


O princípio do alcance do radar ultra-sônico é similar àquele do radar de radar e do radar de onda milimétrica descritos anteriormente. Distância = velocidade de propagação * tempo de propagação / 2. A diferença é que a velocidade do radar laser e do radar de ondas milimétricas são a velocidade da luz, e a velocidade da onda do radar ultrassônico está relacionada à temperatura. A relação aproximada é a seguinte:


C = C0 + 0,607 ∗ T, a velocidade acústica é de 332m / s quando C0 é zero, e T é a temperatura (unidade: ° C).


Por exemplo, quando a temperatura é de 0 ° C, a velocidade de propagação da onda ultrassônica é de 332 m / s; quando a temperatura é de 30 ° C, a velocidade de propagação da onda ultra-sônica é de 350 m / s. Obstáculos da mesma posição relativa têm diferentes distâncias medidas em diferentes temperaturas.


Para sistemas de piloto automático em que a precisão do sensor é extremamente alta, o alcance do radar ultrassônico é calculado de forma conservadora ou a informação de temperatura é introduzida no sistema de piloto automático para melhorar a precisão da medição.


Característica 2: Descrição impossível da localização do obstáculo


O radar ultrassônico retorna um valor da distância de detecção quando está funcionando, conforme mostrado na figura. Obstáculos em A e em B retornam a mesma distância de detecção d. Portanto, no caso em que somente a distância de detecção d é conhecida, é impossível determinar se o obstáculo está em A ou B através da informação de um único radar.


detect obstacle location


Aplicação de radar ultrassônico


O título deste artigo menciona que o radar ultra-sônico é um sensor subestimado porque pode fazer muitas coisas além de detectar obstáculos.


Aplicação 1: Detecção de Garagem

A função de estacionamento automático precisa passar por dois estágios: 1. Identificar o local; 2. Invertendo o armazenamento


A função de identificar a localização é contar com o APA instalado na lateral do veículo, como no cenário a seguir.


APA dentify the location Reversing the storage


Quando o carro passa lentamente pela posição de armazenamento, a relação entre a distância de detecção retornada pelo sensor APA na frente direita do carro e a hora é a seguinte:


DETECT DISTANCE


A duração aproximada da localização pode ser obtida integrando a velocidade de t1 a t2. Se o veículo for considerado em velocidade constante, multiplique a velocidade do veículo por (t2-t1). Quando o comprimento detectado excede o comprimento mínimo necessário para o veículo estacionar, o espaço atual é considerado como tendo um espaço de estacionamento.

Da mesma forma, o APA traseiro gerará uma curva de sinal semelhante para verificação secundária da localização.

Com a função de detecção de localização, não é difícil desenvolver a função de estacionamento autônomo.

Aplicação 2, Assistência lateral de alta velocidade

O Tesla Model S implementa a função de cruzeiro da via expressa na era do AutoPilot 1.0. A fim de aumentar a segurança e o conforto da função de cruzeiro de alta velocidade, a Tesla utilizará o radar ultrassônico APA para estacionamento, que também é usado para cruzeiros de alta velocidade. .

Primeiro, olhe o vídeo do aplicativo APA do modelo A. A imagem no canto inferior esquerdo do vídeo é uma câmera voltada para a parte de trás do carro. A imagem à direita é o ângulo de visão em direção à direção da viagem.

Como pode ser visto no vídeo, quando o carro que passa à esquerda está mais próximo do carro, o Modelo S ajusta-se autonomamente à direita, assegurando espaço suficiente no lado direito, reduzindo o risco de colisão com o veículo esquerdo .


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