超声波倒车雷达系统硬件设计论文（超声波倒车雷达开发定制方案）

一．超声波倒车雷达简介及运用场合1.1 倒车雷达功能

倒车雷达系统可使驾驶者在车辆倒车 时，通过分段的提示音及LED显示器颜色 的变化，提示驾驶者车体与障碍物距离， 辅助驾驶者避免不必要的碰撞。

1.2 倒车雷达原理

利用超声传感器产生的超声波对车后 发射,如在一定范围内碰到物体,就有一反 射波返回发射源（超声传感器的表面）, 主机利用发射波和反射波之间的延迟时 间和声波速度就能测得距离。

图1 超声波测距原理

图2 超声波倒车雷达系统结构

1.3 运用场景

可在乘用车、货车、卡车、渣土车、泥土车、叉车等各种车辆上使用。

二．对接人员联络表2.1 甲方对接人员2.2 乙方对接人员三、雷达定制方案说明3.1 倒车雷达法律法规

符合法规《GB/T 21436-2008汽车泊车测距警示装置》。

3.2 倒车雷达系统组成3.2.1 硬件系统框图

控制器ECU的TX信号输出一定频率（常用40KHz）的方波（数量待定）到超声波传感器，驱动超声波传感器产生超声波。超声波经过障碍物反射后反射波被超声波传感器接收。超声波传感器接收反射信号后经过放大滤波及整形变成如上图RX信号的图像。其中余振大约1.2ms，由于障碍物不同和距离的原因是障碍物反射信号强弱不同。反射信号强则反射信号宽度大。最后有控制器(ECU)接收到反射信号，并且计算出障碍物距离。

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

信号时序如下：

3.2.2 系统组成介绍

倒车雷达一般由超声波传感器（探头）、蜂鸣器、主机、显示屏等组成。

（1） 超声波传感器

超声波传感器采用的是压电元件锆钛化铅，一般称为PZT，这种传感器的特点在于它具有方向性，传感器用蜂鸣器的纸盆为椭圆形，其目的就是传感器的水平方向特性宽，而垂直方向受到限制。

超声波倒车传感器的系统方案主要有模拟式、数字式等。数字式又分为四线式及两线式方案。数字两线式，同时将供电、发射、接收信号共用一条传输线。优化线束使用量，大幅度减少车体线束及接插件使用量，使其连接更加优化，产品抗干扰性和互换性很好，在电路设计、元器件使用、软件处理等方面的技术含量也最高，为行业内最优方案。

整个倒车系统的最核心部件，其作用 是发出超声波及接收超声波。影响其性能 的主要参数有：外形尺寸与工作频率。

超声波传感器尺寸：

超声波探头尺寸及角度

--尺寸越大，水平/垂直角度比就越大；

--水平/垂直比率较高的探头，可以应用在探 头安装位置离地面较低，要求侦测距离较 远的车型上。

--工作频率：40KHz，48KHz，60KHz，其中40KHz使用最普遍，性价比最高。60KHz设计、制造难度较大。

（2） 蜂鸣器

探测报警分段及蜂鸣器相应方式:针对中间传感器，蜂鸣器分A、B、C、D四段距离报警；针对两侧传感器，蜂鸣器分A、B两段距离报警。侦测报警分段见图。

侦测报警分段图

蜂鸣器时序图

蜂鸣器时序图

（3）显示屏

显示屏

3.2.3自检功能相应方式

当打倒档时，倒车雷达系统自动检测功能是否正常。

1）正常启动模式：

当点火接通且变速杆置于倒车档后，蜂鸣器“BI”鸣叫一声，表明整个系统工作正常，进入侦测状态；

2）异常启动模式：

当点火接通且变速杆置于倒车档后，如果一个传感器工作不正常，则蜂鸣器将“BI、BI”鸣叫两声，除异常的传感器不工作外，其他进入侦测状态；如果有两个以上（包含两个）传感器工作不正常，则蜂鸣器将“BI、BI、BI”鸣叫三声后，系统不工作。

注：在以上各启动模式下，自检声为每声响500ms,停500ms，见下图自检时序图。

3) 正常报警功能相应方式

1）当点火接通且变速杆置于倒车档后，整个系统开始工作：

ａ）当被侦测物与传感器之间的距离在90厘米～150厘米时，蜂鸣器每声叫75毫秒，停300毫秒；

ｂ）当被侦测物与传感器之间的距离在60厘米～90厘米时，蜂鸣器每声叫75毫秒，停150毫秒；

ｃ）当被侦测物与传感器之间的距离在30厘米～60厘米时，蜂鸣器每声叫75毫秒，停75毫秒；

ｄ）当被侦测物与传感器之间的距离在0厘米～30厘米时，蜂鸣器恒叫。

2）当被侦测物与传感器之间的距离大于150厘米±5厘米时，蜂鸣器将停止鸣叫。

3.3 雷达性能参数

3.3.1 传感器正面探测距离0.2~1.5m

四、质量保障方案4.1 生产厂家实力展示4.2 试验测试项目

试验验证项目分为电气性能测试、雷达功能测试、环境试验三大部分。

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