超聲波雷達是一款極其常見的傳感器。如果覺得超聲波雷達有些陌生,那么它還有一個更通俗的名字——倒車雷達。
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定義
超聲波雷達是一款極其常見的傳感器。如果覺得超聲波雷達有些陌生,那么它還有一個更通俗的名字——倒車雷達。它是汽車駐車或者倒車時的安全輔助裝置,能以聲音或者更為直觀的顯示器告知駕駛員周圍障礙物的情況,解除了駕駛員駐車、倒車和起動車輛時前后左右探視所引起的困擾,并幫助駕駛員掃除了視野死角和視線模糊的缺陷。
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超聲波雷達的工作原理是通過超聲波發射裝置向外發出超聲波,到通過接收器接收到發送過來超聲波時的時間差來測算距離。目前,常用探頭的工作頻率有 40kHz, 48kHz 和 58kHz 三種。一般來說,頻率越高,靈敏度越高,但水平與垂直方向的探測角度就越小,故一般采用 40kHz 的探頭。超聲波雷達防水、防塵,即使有少量的泥沙遮擋也不影響。探測范圍在 0.1-3 米之間,而且精度較高,因此非常適合應用于泊車。
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類型
常見的超聲波雷達有兩種。第一種是安裝在汽車前后保險杠上的,也就是用于測量汽車前后障礙物的倒車雷達,這種雷達業內稱為UPA;第二種是安裝在汽車側面的,用于測量側方障礙物距離的超聲波雷達,業內稱為APA。UPA和APA的探測范圍和探測區域都太相同,如下圖所示。圖中的汽車配備了前后向共8個UPA,左右側共4個APA。
UPA超聲波雷達的探測距離一般在15~250cm之間,主要用于測量汽車前后方的障礙物。如圖所示,為單個UPA的探測范圍示意圖。
APA超聲波雷達的探測距離一般在30~500cm之間。APA的探測范圍更遠,因此相比于UPA成本更高,功率也更大。如圖為單個APA的探測范圍示意圖。APA的探測距離優勢讓它不僅能夠檢測左右側的障礙物,而且還能根據超聲波雷達返回的數據判斷停車庫位是否存在。
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發展趨勢
目前大部分車型搭載的超聲波雷達都為倒車雷達UPA,而隨著近年來自動駕駛概念的興起,基于超聲波的自動泊車功能,逐漸進入大眾視野,APA的市場會逐漸打開。
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優勢與劣勢
1、優勢:超聲波的能量消耗較緩慢,在介質中傳播的距離比較遠,穿透性強,測距的方法簡單,成本低。
2、劣勢:超聲波雷達在速度很高情況下測量距離有一定的局限性,這是因為超聲波的傳輸速度很容易受天氣情況的影響,在不同的天氣情況下,超聲波的傳輸速度不同,而且傳播速度較慢,當汽車高速行駛時,使用超聲波測距無法跟上汽車的車距實時變化,誤差較大。另一方面,超聲波散射角大,方向性較差,在測量較遠距離的目標時,其回波信號會比較弱,影響測量精度。但是,在短距離測量中,超聲波測距傳感器具有非常大的優勢。
06
應用
目前來看,寶馬最新的i系列和7系列已經支持使用車鑰匙遙控汽車自動泊車,在操作過程中用戶只需要發出前進或后退兩個指示,汽車就會持續使用超聲波傳感器檢測車位和障礙物,自動操作方向盤和制動器,實現自動泊車。大眾第三代超聲波半自動泊車系統,泊車輔助系統通常使用6-12個超聲波雷達,車后部的4個短句超聲波雷達負責探測倒車時與障礙物之間的距離,一側的長距超聲波雷達負責探測停車位空間。
通常一套汽車倒車雷達需要安裝4個超聲波傳感器,而自動泊車系統是在倒車雷達系統的基礎上再增加4個超聲波駐車輔助(Ultrasonic Parking Assistant)超聲波傳感器和4個自動泊車輔助(Automatic Parking Assistant)超聲波傳感器。根據易車網和中信建投證券研究發展部的數據,目前配備倒車雷達的車款有6508款,占總數8239款的78.99%,滲透率較高,市場規模約為33億元人民幣。
超聲波雷達模組的主要生產商有博世、法雷奧、***同致電子、深圳航盛電子、深圳豪恩等。雷達中的超聲波傳感器的市場份額主要由博世(BOSCH)、日本村田(Murata)、日本尼賽拉(Nicera)等占據。奧迪威(新三板上市)是國內領先的超聲波傳感器生產商,2016 年奧迪威車載超聲波傳感器的銷量為 2627 萬個,全球車載超聲波傳感器的市場容量約為 27400萬個,奧迪威的車載超聲波傳感器占全球乘用車市場份額的9%。奧迪威的第一大客戶是***同致電子。***同致電子成立于1979年,2009年上市,主要產品有倒車雷達、胎壓監測系統、防盜器等。其中核心產品為倒車雷達,市場份額位居亞洲第一。
傳統的超聲波雷達多用于倒車雷達應用,這部分市場基本被博世、法雷奧占據,國內廠商很多,但能進前裝市場的寥寥無幾。超聲波雷達在技術原理上本身沒有太大的難度,國內外廠商之間的差距,主要在于傳感器實現上的穩定性和可靠性。在這方面,國產廠商還有更長的路要走,積累經驗。
一種是傳統的僅對障礙物距離做預判的普通的倒車雷達產品市場。這類產品市場的特征是技術門檻較低,產品附加值不高。其主要利潤來自于大規模的量產數量和有效降低硬件及生產成本。在這類普通超聲波傳感器的市場上,有能力自主制作傳感器的核心部件的供應商,對產品成本的競爭力會遠遠大于核心部件外購的供應商。而目前國內具備該能力的廠商都是博世,法里奧等國際知名傳統汽車零部件供應商。
另一種是支持緊急制動,錯誤加速,360防撞等高級功能的產品市場,只有這類超聲波傳感器產品才具備與視覺系統融合的基礎條件。也是具備最終達到L2級別的全自動和智能泊車的一個產品。在這類市場上的玩家目前也是只有2家國際知名廠商具備該能力。由于汽車行業開發周期長的特殊性,基于已經或近期量產的車型,普通超聲波雷達的市場隨著乘用車產量的逐年增加,在未來的幾年內市場占有率依然會維持緩慢增長。
但由于普通雷達產品的單價較低,且隨著對自動及智能泊車的市場需求,和新車型的更新換代,具備高級功能的超聲波雷達,會有一個爆炸性的市場需求增長,預計到2022年高端產品的市場滲透率為55%,市場規模大約為200億元。
相關企業
1、博世公司
博世公司有超聲波雷達、倒車雷達、半自動泊車、全自動泊車,超聲波雷達增加整個探測范圍,提高刷新時間,每一個超聲波雷達有一個代碼,避免超聲波雷達有噪音,可以更加精準。第六代超聲波雷達可以很好的識別第五代產品無法識別的低矮物體。博世車用超聲波傳感器的檢測范圍為20~450厘米。
2、法雷奧
法雷奧的超聲波雷達已經有十年的量產經驗,短距超聲波雷達覆蓋范圍為(2-4m)。其最新一代的自動泊車系統Park4U,就是基于超聲波雷達,有平行與轉角的兩種泊車模式。車身前后只需留出40厘米的空間,該系統就能夠自動完成泊車過程。其客戶有路虎、起亞、大眾途安等眾多OEM廠商。
3、同致電子
同致電子主要生產有汽車倒車雷達、遙控中控、后視攝像頭、智能車內后視鏡等產品,是國內各大汽車廠(如上海通用、上海大眾、東風日產、上海汽車、神龍汽車、奇瑞汽車、吉利汽車、福特汽車等)的供應商,也是目前亞洲倒車雷達OEM市場第一供應商。
4、廣州奧迪威
廣州奧迪威是一家成立19年的公司,UPA超聲波傳感器為奧迪威主營產品之一,2017年奧迪威銷售超聲波傳感器近3000萬支,中國汽車市場占有率達到近三成,全球汽車倒車雷達傳感器市場占有率約9.59%。
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原文標題:這應該是最詳盡關于超聲波雷達的文章了!
文章出處:【微信號:IV_Technology,微信公眾號:智車科技】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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