发布日期：2022-10-09 点击率：56
超声波雷达是一款极其常见的传感器。如果觉得超声波雷达有些陌生，那么它还有一个更通俗的名字——倒车雷达。
01
定义
超声波雷达是一款极其常见的传感器。如果觉得超声波雷达有些陌生，那么它还有一个更通俗的名字——倒车雷达。它是汽车驻车或者倒车时的安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示器告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员驻车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷。
02
工作原理
超声波雷达的工作原理是通过超声波发射装置向外发出超声波，到通过接收器接收到发送过来超声波时的时间差来测算距离。目前，常用探头的工作频率有 40kHz, 48kHz 和 58kHz 三种。一般来说，频率越高，灵敏度越高，但水平与垂直方向的探测角度就越小，故一般采用 40kHz 的探头。超声波雷达防水、防尘，即使有少量的泥沙遮挡也不影响。探测范围在 0.1-3 米之间，而且精度较高，因此非常适合应用于泊车。
03
类型
常见的超声波雷达有两种。第一种是安装在汽车前后保险杠上的，也就是用于测量汽车前后障碍物的倒车雷达，这种雷达业内称为UPA；第二种是安装在汽车侧面的，用于测量侧方障碍物距离的超声波雷达，业内称为APA。UPA和APA的探测范围和探测区域都太相同，如下图所示。图中的汽车配备了前后向共8个UPA，左右侧共4个APA。
UPA超声波雷达的探测距离一般在15~250cm之间，主要用于测量汽车前后方的障碍物。如图所示，为单个UPA的探测范围示意图。
APA超声波雷达的探测距离一般在30~500cm之间。APA的探测范围更远，因此相比于UPA成本更高，功率也更大。如图为单个APA的探测范围示意图。APA的探测距离优势让它不仅能够检测左右侧的障碍物，而且还能根据超声波雷达返回的数据判断停车库位是否存在。
04
发展趋势
目前大部分车型搭载的超声波雷达都为倒车雷达UPA，而随着近年来自动驾驶概念的兴起，基于超声波的自动泊车功能，逐渐进入大众视野，APA的市场会逐渐打开。
05
优势与劣势
1、优势：超声波的能量消耗较缓慢，在介质中传播的距离比较远，穿透性强，测距的方法简单，成本低。
2、劣势：超声波雷达在速度很高情况下测量距离有一定的局限性，这是因为超声波的传输速度很容易受天气情况的影响，在不同的天气情况下，超声波的传输速度不同，而且传播速度较慢，当汽车高速行驶时，使用超声波测距无法跟上汽车的车距实时变化，误差较大。另一方面，超声波散射角大，方向性较差，在测量较远距离的目标时，其回波信号会比较弱，影响测量精度。但是，在短距离测量中，超声波测距传感器具有非常大的优势。
06
应用
目前来看，宝马最新的i系列和7系列已经支持使用车钥匙遥控汽车自动泊车，在操作过程中用户只需要发出前进或后退两个指示，汽车就会持续使用超声波传感器检测车位和障碍物，自动操作方向盘和制动器，实现自动泊车。大众第三代超声波半自动泊车系统，泊车辅助系统通常使用6-12个超声波雷达，车后部的4个短句超声波雷达负责探测倒车时与障碍物之间的距离，一侧的长距超声波雷达负责探测停车位空间。
通常一套汽车倒车雷达需要安装4个超声波传感器，而自动泊车系统是在倒车雷达系统的基础上再增加4个超声波驻车辅助（Ultrasonic Parking Assistant）超声波传感器和4个自动泊车辅助（Automatic Parking Assistant）超声波传感器。根据易车网和中信建投证券研究发展部的数据，目前配备倒车雷达的车款有6508款，占总数8239款的78.99%，渗透率较高，市场规模约为33亿元人民币。
超声波雷达模组的主要生产商有博世、法雷奥、台湾同致电子、深圳航盛电子、深圳豪恩等。雷达中的超声波传感器的市场份额主要由博世（BOSCH）、日本村田（Murata）、日本尼赛拉（Nicera）等占据。奥迪威（新三板上市）是国内领先的超声波传感器生产商，2016 年奥迪威车载超声波传感器的销量为 2627 万个，全球车载超声波传感器的市场容量约为 万个，奥迪威的车载超声波传感器占全球乘用车市场份额的9%。奥迪威的第一大客户是台湾同致电子。台湾同致电子成立于1979年，2009年上市，主要产品有倒车雷达、胎压监测系统、防盗器等。其中核心产品为倒车雷达，市场份额位居亚洲第一。
传统的超声波雷达多用于倒车雷达应用，这部分市场基本被博世、法雷奥占据，国内厂商很多，但能进前装市场的寥寥无几。超声波雷达在技术原理上本身没有太大的难度，国内外厂商之间的差距，主要在于传感器实现上的稳定性和可靠性。在这方面，国产厂商还有更长的路要走，积累经验。
一种是传统的仅对障碍物距离做预判的普通的倒车雷达产品市场。这类产品市场的特征是技术门槛较低，产品附加值不高。其主要利润来自于大规模的量产数量和有效降低硬件及生产成本。在这类普通超声波传感器的市场上，有能力自主制作传感器的核心部件的供应商，对产品成本的竞争力会远远大于核心部件外购的供应商。而目前国内具备该能力的厂商都是博世，法里奥等国际知名传统汽车零部件供应商。
另一种是支持紧急制动，错误加速，360防撞等高级功能的产品市场，只有这类超声波传感器产品才具备与视觉系统融合的基础条件。也是具备最终达到L2级别的全自动和智能泊车的一个产品。在这类市场上的玩家目前也是只有2家国际知名厂商具备该能力。由于汽车行业开发周期长的特殊性，基于已经或近期量产的车型，普通超声波雷达的市场随着乘用车产量的逐年增加，在未来的几年内市场占有率依然会维持缓慢增长。
但由于普通雷达产品的单价较低，且随着对自动及智能泊车的市场需求，和新车型的更新换代，具备高级功能的超声波雷达，会有一个爆炸性的市场需求增长，预计到2022年高端产品的市场渗透率为55%，市场规模大约为200亿元。
相关企业
1、博世公司
博世公司有超声波雷达、倒车雷达、半自动泊车、全自动泊车，超声波雷达增加整个探测范围，提高刷新时间，每一个超声波雷达有一个代码，避免超声波雷达有噪音，可以更加精准。第六代超声波雷达可以很好的识别第五代产品无法识别的低矮物体。博世车用超声波传感器的检测范围为20~450厘米。
2、法雷奥
法雷奥的超声波雷达已经有十年的量产经验，短距超声波雷达覆盖范围为（2-4m）。其最新一代的自动泊车系统Park4U，就是基于超声波雷达，有平行与转角的两种泊车模式。车身前后只需留出40厘米的空间，该系统就能够自动完成泊车过程。其客户有路虎、起亚、大众途安等众多OEM厂商。
3、同致电子
同致电子主要生产有汽车倒车雷达、遥控中控、后视摄像头、智能车内后视镜等产品，是国内各大汽车厂（如上海通用、上海大众、东风日产、上海汽车、神龙汽车、奇瑞汽车、吉利汽车、福特汽车等）的供应商，也是目前亚洲倒车雷达OEM市场第一供应商。
4、广州奥迪威
广州奥迪威是一家成立19年的公司，UPA超声波传感器为奥迪威主营产品之一，2017年奥迪威销售超声波传感器近3000万支，中国汽车市场占有率达到近三成，全球汽车倒车雷达传感器市场占有率约9.59%。
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基于STM32和超声波测距的倒车雷达预警系统设计_韩韧
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随着机器人深入人们的生活，例如工厂、仓库、酒店、商场、餐厅等环境中的使用，人们对机器人的移动能力越为重视，市场对智能化设备的需求日益高涨。以至于避障成为一个极为关键且必要的功能。
避障是指移动机器人根据采集的障碍物的状态信息，在行走过程中通过传感器感知到妨碍其通行的静态和动态物体时，按照一定的方法进行有效地避障，最后达到目标点。
实现避障与导航的必要条件是环境感知，在未知或者是部分未知的环境下避障需要通过传感器获取周围环境信息，包括障碍物的尺寸、形状和位置等信息，因此传感器技术在移动机器人避障中起着十分重要的作用。下面工采网小编和大家一起看看超声波传感器和激光雷达传感器在机器人避障中的相关解决方案。
目前市面上常见的机器人避障基本都采用到激光雷达，激光雷达作为自动驾驶和机器人等领域中的重要传感器，一直扮演着“眼睛”的角色，360°扫描周围环境，构建厘米级别高精度地图，为后续避障导航做辅助。工采网提供的小型激光雷达模组 - TFmini Plus是一款小型化激光雷达模组，基于TOF（飞行时间）原理，主要用于实现稳定、精准、高频的距离测量功能。可广泛应用于行人检测、车辆检测、高度计、机器人防跌落等领域
但如果仅使用激光雷达作为仅一种避障传感器，是无法在一些复杂场所胜任避障工作的，必须要为机器人配备其它的传感器作为补充，比如：超声波传感器，它的成本非常低，实施简单，可识别透明物体，缺点是检测距离近，三维轮廓识别精度不好，所以对桌腿等复杂轮廓的物体识别不好，但是它可以识别玻璃、镜面等物体。
例如工采网提供的MaxBotix 超声波人体检测传感器 - MB1004便是一款专门有高低电平报警信号输出的接近传感器，可测范围可达213cm，适用于行人检测、停车检测等。当行人进入检测范围内，MB1004就会输出由低电平变成高电平的报警信号。同时它也具备输出目标具体距离的功能，通过RS232输出距离数据。MB1004是一款非常低成本的人体检测超声波传感器。同时也是接近区域探测、行人检测、展台/信息亭、机器人自动导航、自主导航、多传感器阵列、近距离检测等领域的解决方案。
超声波传感器和激光雷达传感器之间的区别
目前较为常见的组合是采用激光雷达、深度相机外加超声波等传感器的方式来进行融合避障导航：
但，是不是机器人产品上安装的传感器越多，就越能有效检测障碍物并规避呢？
理论上，机器人上安装的传感器种类和数量越多，导航定位系统就越能有效的检测出环境中的风险和障碍物。但实际情况中，额外的传感器并非多多益善。除了成本因素外，不合理的传感器组合将可能导致相互干扰的发生。此外，每种传感器的误差和噪音模型存在区别。比如超声波传感器的测距精度和检出障碍物的方位精度远低于激光雷达。
超声波传感器以其性价比高、硬件实现简单等优点，在移动机器人感知系统中得到了广泛的应用。但是超声波传感器也存在一定的局限性，主要是因为波束角大、方向性差、测距的不稳定性（在非垂直的反射下）等，因此往往采用多个超声波传感器或采用其他传感器来补偿。
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