毫米波雷达与超声波传感器:新的停车解决方案?

科技   2024-10-05 10:01   江苏  

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【正文】
编辑|雷达小助理  审核|调皮哥 

1、概述

停车辅助传感器集成在车辆中,通过检测周围的障碍物来帮助驾驶员更准确地停车。这些传感器提供实时反馈,通常通过视觉或声音警报,引导驾驶员驶入停车位。目标是降低发生碰撞的可能性,即使在车辆周围有多个移动物体的具有挑战性的条件下也是如此。

泊车辅助系统通常使用多种技术,每种技术都有其优点和缺点。目前,最流行的技术之一是超声波传感器,它可以检测近距离物体,但存在一些性能缺陷。雷达传感器作为一种新兴的泊车技术,提供了更先进的功能,有助于克服超声波传感器的性能缺陷,并带来了新的功能和应用。

2、超声波技术

超声波停车传感器的工作原理是发出人耳听不见的高频声波。当这些声波碰到物体(例如墙壁或其他车辆)时,它们会反弹回传感器。通过测量声波返回所需的时间,传感器可以根据已知的声速计算物体的距离。如果物体在临界距离内,系统会通过声音警报提醒驾驶员。通常,保险杠中集成了四个或六个超声波传感器,以覆盖 180 度的视野。

3、雷达技术

雷达传感器发射电磁波并分析反射信号,以检测车辆周围的物体的距离、水平和垂直角度以及移动速度。毫米波雷达技术使用毫米波长范围内的电磁波,其中 79 GHz 是汽车外部应用的标准频率。一旦传感器发射波,它们就会在空气中传播并从路径上的物体(例如其他车辆、墙壁或行人)上反射。

传感器接收反射波,并根据反射波返回所需的时间计算每个检测到的物体与车辆的距离。当今的雷达传感器采用MIMO(多输入多输出)技术,具有多个发射器和接收器,可实现更大的视野,一次扫描即可检测所有物体,包括距离、与传感器的角度及其相对速度。

4、感知距离和角度比较

在比较范围时,毫米波雷达在最小和最大可检测距离方面均优于超声波传感器。毫米波雷达传感器可以检测到距离车辆 5 厘米的物体,而超声波传感器的最小检测距离通常为 10-20 厘米。超声波传感器的最大范围约为 8 米,有些系统可达 20 米。相比之下,雷达传感器可以检测到距离人 60 米远的物体和距离车辆 100 米远的物体,视野为 180°

视场 (FoV) 描述传感器的视野宽度,通常以角度来衡量。雷达停车传感器通常具有 120° 水平视场,但新一代毫米波雷达传感器的水平视场可达 180°,可覆盖车辆后方的整个区域。 

图1:使用一个传感器覆盖车辆的整个侧面可以实现经济实惠的系统成本

超声波传感器的视野较窄(通常为 60°,最高可达 75°),设计用于检测车辆正前方或正后方的物体。为了提供 180° 的全覆盖范围,超声波停车系统需要多个传感器以特定距离策略性地并排放置。此外,它们还需要全面的传感器线束和额外的信号处理单元,这进一步增加了 180° 超声波传感器系统的成本。

图2:超声波和毫米波雷达FOV对比

5、低高度的物体检测

超声波传感器很难探测到离地面不到 50 厘米的物体,因此很难发现路缘石等低矮障碍物。这种局限性带来了安全风险,因为车辆后面的小孩或宠物可能无法被发现,可能会导致悲剧性后果。

相比之下,毫米波雷达停车传感器能够检测低高度障碍物并可以向驾驶员发出警报,防止碰撞。

图3:低高度目标检测

6、脚踢感知功能

该功能允许驾驶员通过简单的腿部动作打开车辆后备箱,实现免提操作。毫米波雷达停车传感器可以使用与停车相同的模块提供脚踢开启感知功能,从而更具成本效益。

图4:脚踢开启感知

7、后挡板和后门保护

毫米波雷达停车传感器可以实现的另一个功能是尾门和后门保护。传感器将计算打开尾门或车门的临界最小距离,并在车库门高度较低的情况下,如果存在碰撞风险,则向驾驶员发出警报。

图5:后门和侧门感知

8、维护和安装

毫米波雷达对污垢和其他通常在保险杠上形成的堆积物具有更强的抵抗力,因此无需清洁或定期维护。另一方面,超声波传感器对这些很敏感,司机经常会报告洗车后不断发出哔哔声等问题。此外,超声波传感器必须仔细对准和校准,因为其安装或车辆外部的任何变化都会对其产生影响。

图6:雷达停车传感器不需要在保险杠上打孔,因此设计更加精巧

售后安装的复杂性和价格是汽车制造商考虑的重要因素,这可能会影响从超声波转向雷达技术的决定。由于超声波传感器会受到周围材料的影响,因此安装时需要在保险杠上钻孔,并在安装后重新上漆。保险杠上的任何改动和维修都会增加超声波停车系统的整体安装成本。通常无法在不影响其性能的情况下谨慎地安装超声波传感器,这可能会破坏车辆的设计和美观。

9、结论

在毫米波雷达和超声波停车传感器的争论中,每种技术都具有独特的技术优势。与超声波相比,雷达具有出色的性能、单一的硬件安装、较低的维护成本以及一套全新的应用,而这些是超声波传感器无法实现的。

图7:ASPER雷达和超声波雷达对比

本文来自NOVELIC ,原文链接:https://www.novelic.com/blog/mmwave-radar-vs-ultrasonic-sensors-a-new-parking-solution/

如果您有兴趣了解有关采用毫米波技术的泊车辅助的更多信息,NOVELIC 提供ASPER,这是一款短程 79 GHz 毫米波雷达传感器,可提供车辆前后和侧面的监控。

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【本期结束】

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