超聲波傳感器與雷達(dá)：「智車周刊」上海新增七千余智能網(wǎng)聯(lián)測試場景；特斯拉延遲更新；Aurora上市；Momenta、黑芝麻獲投資；華為陳奇加入極氪；……

超聲波雷達(dá)是一款極其常見的傳感器。如果覺得超聲波雷達(dá)有些陌生，那么它還有一個更通俗的名字——倒車?yán)走_(dá)。
01
定義
超聲波雷達(dá)是一款極其常見的傳感器。如果覺得超聲波雷達(dá)有些陌生，那么它還有一個更通俗的名字——倒車?yán)走_(dá)。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。
02
工作原理
超聲波雷達(dá)的工作原理是通過超聲波發(fā)射裝置向外發(fā)出超聲波，到通過接收器接收到發(fā)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(dá)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(yīng)用于泊車。
03
類型
常見的超聲波雷達(dá)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?yán)走_(dá)，這種雷達(dá)業(yè)內(nèi)稱為UPA；第二種是安裝在汽車側(cè)面的，用于測量側(cè)方障礙物距離的超聲波雷達(dá)，業(yè)內(nèi)稱為APA。UPA和APA的探測范圍和探測區(qū)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(cè)共4個APA。
UPA超聲波雷達(dá)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(dá)的探測距離一般在30~500cm之間。APA的探測范圍更遠(yuǎn)，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(yōu)勢讓它不僅能夠檢測左右側(cè)的障礙物，而且還能根據(jù)超聲波雷達(dá)返回的數(shù)據(jù)判斷停車庫位是否存在。
04
發(fā)展趨勢
目前大部分車型搭載的超聲波雷達(dá)都為倒車?yán)走_(dá)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(jìn)入大眾視野，APA的市場會逐漸打開。
05
優(yōu)勢與劣勢
1、優(yōu)勢：超聲波的能量消耗較緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離比較遠(yuǎn)，穿透性強，測距的方法簡單，成本低。
2、劣勢：超聲波雷達(dá)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(dāng)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(yuǎn)距離的目標(biāo)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(yōu)勢。
06
應(yīng)用
目前來看，寶馬最新的i系列和7系列已經(jīng)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(fā)出前進(jìn)或后退兩個指示，汽車就會持續(xù)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(xiàn)自動泊車。大眾第三代超聲波半自動泊車系統(tǒng)，泊車輔助系統(tǒng)通常使用6-12個超聲波雷達(dá)，車后部的4個短句超聲波雷達(dá)負(fù)責(zé)探測倒車時與障礙物之間的距離，一側(cè)的長距超聲波雷達(dá)負(fù)責(zé)探測停車位空間。
通常一套汽車倒車?yán)走_(dá)需要安裝4個超聲波傳感器，而自動泊車系統(tǒng)是在倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的基礎(chǔ)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(jù)易車網(wǎng)和中信建投證券研究發(fā)展部的數(shù)據(jù)，目前配備倒車?yán)走_(dá)的車款有6508款，占總數(shù)8239款的78.99%，滲透率較高，市場規(guī)模約為33億元人民幣。
超聲波雷達(dá)模組的主要生產(chǎn)商有博世、法雷奧、臺灣同致電子、深圳航盛電子、深圳豪恩等。雷達(dá)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(jù)。奧迪威（新三板上市）是國內(nèi)領(lǐng)先的超聲波傳感器生產(chǎn)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 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臺灣同致電子。臺灣同致電子成立于1979年，2009年上市，主要產(chǎn)品有倒車?yán)走_(dá)、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)、防盜器等。其中核心產(chǎn)品為倒車?yán)走_(dá)，市場份額位居亞洲第一。
傳統(tǒng)的超聲波雷達(dá)多用于倒車?yán)走_(dá)應(yīng)用，這部分市場基本被博世、法雷奧占據(jù)，國內(nèi)廠商很多，但能進(jìn)前裝市場的寥寥無幾。超聲波雷達(dá)在技術(shù)原理上本身沒有太大的難度，國內(nèi)外廠商之間的差距，主要在于傳感器實現(xiàn)上的穩(wěn)定性和可靠性。在這方面，國產(chǎn)廠商還有更長的路要走，積累經(jīng)驗。
一種是傳統(tǒng)的僅對障礙物距離做預(yù)判的普通的倒車?yán)走_(dá)產(chǎn)品市場。這類產(chǎn)品市場的特征是技術(shù)門檻較低，產(chǎn)品附加值不高。其主要利潤來自于大規(guī)模的量產(chǎn)數(shù)量和有效降低硬件及生產(chǎn)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(yīng)商，對產(chǎn)品成本的競爭力會遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于核心部件外購的供應(yīng)商。而目前國內(nèi)具備該能力的廠商都是博世，法里奧等國際知名傳統(tǒng)汽車零部件供應(yīng)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(chǎn)品市場，只有這類超聲波傳感器產(chǎn)品才具備與視覺系統(tǒng)融合的基礎(chǔ)條件。也是具備最終達(dá)到L2級別的全自動和智能泊車的一個產(chǎn)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(yè)開發(fā)周期長的特殊性，基于已經(jīng)或近期量產(chǎn)的車型，普通超聲波雷達(dá)的市場隨著乘用車產(chǎn)量的逐年增加，在未來的幾年內(nèi)市場占有率依然會維持緩慢增長。
但由于普通雷達(dá)產(chǎn)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?lián)Q代，具備高級功能的超聲波雷達(dá)，會有一個爆炸性的市場需求增長，預(yù)計到2022年高端產(chǎn)品的市場滲透率為55%，市場規(guī)模大約為200億元。
相關(guān)企業(yè)
1、博世公司
博世公司有超聲波雷達(dá)、倒車?yán)走_(dá)、半自動泊車、全自動泊車，超聲波雷達(dá)增加整個探測范圍，提高刷新時間，每一個超聲波雷達(dá)有一個代碼，避免超聲波雷達(dá)有噪音，可以更加精準(zhǔn)。第六代超聲波雷達(dá)可以很好的識別第五代產(chǎn)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(dá)已經(jīng)有十年的量產(chǎn)經(jīng)驗，短距超聲波雷達(dá)覆蓋范圍為（2-4m）。其最新一代的自動泊車系統(tǒng)Park4U，就是基于超聲波雷達(dá)，有平行與轉(zhuǎn)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(tǒng)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(chǎn)有汽車倒車?yán)走_(dá)、遙控中控、后視攝像頭、智能車內(nèi)后視鏡等產(chǎn)品，是國內(nèi)各大汽車廠（如上海通用、上海大眾、東風(fēng)日產(chǎn)、上海汽車、神龍汽車、奇瑞汽車、吉利汽車、福特汽車等）的供應(yīng)商，也是目前亞洲倒車?yán)走_(dá)OEM市場第一供應(yīng)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(chǎn)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(dá)到近三成，全球汽車倒車?yán)走_(dá)傳感器市場占有率約9.59%。
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我們就到了2018年的秋天
智車科技已經(jīng)陪你走過n多日夜啦
智車科技一步步從稚嫩走向成熟
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智車科技能夠長遠(yuǎn)前行
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超聲波傳感器與雷達(dá)：超聲波傳感器和激光雷達(dá)傳感器在機器人避障中的應(yīng)用

隨著機器人深入人們的生活，例如工廠、倉庫、酒店、商場、餐廳等環(huán)境中的使用，人們對機器人的移動能力越為重視，市場對智能化設(shè)備的需求日益高漲。以至于避障成為一個極為關(guān)鍵且必要的功能。
避障是指移動機器人根據(jù)采集的障礙物的狀態(tài)信息，在行走過程中通過傳感器感知到妨礙其通行的靜態(tài)和動態(tài)物體時，按照一定的方法進(jìn)行有效地避障，最后達(dá)到目標(biāo)點。
實現(xiàn)避障與導(dǎo)航的必要條件是環(huán)境感知，在未知或者是部分未知的環(huán)境下避障需要通過傳感器獲取周圍環(huán)境信息，包括障礙物的尺寸、形狀和位置等信息，因此傳感器技術(shù)在移動機器人避障中起著十分重要的作用。下面工采網(wǎng)小編和大家一起看看超聲波傳感器和激光雷達(dá)傳感器在機器人避障中的相關(guān)解決方案。
目前市面上常見的機器人避障基本都采用到激光雷達(dá)，激光雷達(dá)作為自動駕駛和機器人等領(lǐng)域中的重要傳感器，一直扮演著“眼睛”的角色，360°掃描周圍環(huán)境，構(gòu)建厘米級別高精度地圖，為后續(xù)避障導(dǎo)航做輔助。工采網(wǎng)提供的小型激光雷達(dá)模組 - TFmini Plus是一款小型化激光雷達(dá)模組，基于TOF（飛行時間）原理，主要用于實現(xiàn)穩(wěn)定、精準(zhǔn)、高頻的距離測量功能?？蓮V泛應(yīng)用于行人檢測、車輛檢測、高度計、機器人防跌落等領(lǐng)域
但如果僅使用激光雷達(dá)作為僅一種避障傳感器，是無法在一些復(fù)雜場所勝任避障工作的，必須要為機器人配備其它的傳感器作為補充，比如：超聲波傳感器，它的成本非常低，實施簡單，可識別透明物體，缺點是檢測距離近，三維輪廓識別精度不好，所以對桌腿等復(fù)雜輪廓的物體識別不好，但是它可以識別玻璃、鏡面等物體。
例如工采網(wǎng)提供的MaxBotix 超聲波人體檢測傳感器 - MB1004便是一款專門有高低電平報警信號輸出的接近傳感器，可測范圍可達(dá)213cm，適用于行人檢測、停車檢測等。當(dāng)行人進(jìn)入檢測范圍內(nèi)，MB1004就會輸出由低電平變成高電平的報警信號。同時它也具備輸出目標(biāo)具體距離的功能，通過RS232輸出距離數(shù)據(jù)。MB1004是一款非常低成本的人體檢測超聲波傳感器。同時也是接近區(qū)域探測、行人檢測、展臺/信息亭、機器人自動導(dǎo)航、自主導(dǎo)航、多傳感器陣列、近距離檢測等領(lǐng)域的解決方案。
超聲波傳感器和激光雷達(dá)傳感器之間的區(qū)別
目前較為常見的組合是采用激光雷達(dá)、深度相機外加超聲波等傳感器的方式來進(jìn)行融合避障導(dǎo)航：
但，是不是機器人產(chǎn)品上安裝的傳感器越多，就越能有效檢測障礙物并規(guī)避呢？
理論上，機器人上安裝的傳感器種類和數(shù)量越多，導(dǎo)航定位系統(tǒng)就越能有效的檢測出環(huán)境中的風(fēng)險和障礙物。但實際情況中，額外的傳感器并非多多益善。除了成本因素外，不合理的傳感器組合將可能導(dǎo)致相互干擾的發(fā)生。此外，每種傳感器的誤差和噪音模型存在區(qū)別。比如超聲波傳感器的測距精度和檢出障礙物的方位精度遠(yuǎn)低于激光雷達(dá)。
超聲波傳感器以其性價比高、硬件實現(xiàn)簡單等優(yōu)點，在移動機器人感知系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。但是超聲波傳感器也存在一定的局限性，主要是因為波束角大、方向性差、測距的不穩(wěn)定性（在非垂直的反射下）等，因此往往采用多個超聲波傳感器或采用其他傳感器來補償。

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