本文導(dǎo)讀

超聲波在日常生活中無處不在，在醫(yī)療領(lǐng)域，借助超聲波可用于洗牙、協(xié)助診斷各種疾病;在汽車領(lǐng)域，利用超聲波可探測(cè)障礙物到車輛的距離。本文為大家介紹立功科技第二代超聲波雷達(dá)(AK2)的解決方案。

超聲波雷達(dá)在汽車上是一個(gè)很重要的傳感器，其有效幫助車主在倒車時(shí)探測(cè)車輛附近肉眼看不到的障礙物，大大增強(qiáng)倒車安全性，隨著汽車在智能化的發(fā)展，超聲波雷達(dá)除了用于探測(cè)障礙物距離外，還可用于車位檢測(cè)，協(xié)助車輛自動(dòng)泊車。

下面給大家科普超聲波雷達(dá)如何生成超聲波及測(cè)距的原理：首先超聲波雷達(dá)探芯由壓電式陶瓷晶片組成，在高壓的PWM信號(hào)作用下周期性的震動(dòng)，從而形成超聲波;超聲波在空氣中傳播，在遇到障礙物時(shí)會(huì)把部分的超聲波反射回來，超聲波雷達(dá)接收回來的反射信號(hào)后，通過處理可以得到障礙物的飛行時(shí)間(TOF)，然后通過飛行時(shí)間計(jì)算障礙物的距離，公式為：D = (V * TOF)/2 其中D為障礙物距離，V為超聲波傳播速度，常溫下為343m/s。

圖1 超聲波雷達(dá)收發(fā)信號(hào)示意圖

AK2超聲波雷達(dá)性能提升

AK2作為第二代超聲波雷達(dá)，相比第一代超聲波雷達(dá)在各個(gè)方面都有所提升。

1)AK2采用通信方式是DSI總線：

在通信速率方面，最高可達(dá)444kbit/s，具備大量數(shù)據(jù)周期性傳輸功能。

在數(shù)據(jù)可靠性方面，AK2作為DSI從機(jī)，和DSI主機(jī)E521.42通信，依據(jù)DSI反饋的狀態(tài)及CRC校驗(yàn)信息來增強(qiáng)數(shù)據(jù)的可靠性。

2)AK2新增了跳頻測(cè)量方式，即發(fā)射超聲波的頻率可隨時(shí)間變化而變化，提高了抗干擾能力;

3)AK2支持功能安全ASIL B等級(jí);

4)AK2除了可以獲取回波的飛行時(shí)間、寬度以及峰值信息外，還提供回波的波峰、波谷及上/下穿閾值線信息。

立功科技AK2方案介紹

本方案ECU主控制器是采用的NXP車規(guī)級(jí)的S32K144芯片，通信驅(qū)動(dòng)芯片采用單個(gè)E521.42，E521.42芯片擁有兩條DSI通道，每條通道連接6個(gè)E524.17。其中主控負(fù)責(zé)控制各個(gè)探頭進(jìn)行障礙物測(cè)量或診斷，并整合各個(gè)探頭測(cè)量結(jié)果打包上傳至車身CAN，而E521.42作為“中轉(zhuǎn)站”，將主控傳來的SPI控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成DSI信號(hào)傳輸給E524.17，將E524.17反饋回來的測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成SPI信號(hào)傳輸給主控MCU，E524.17負(fù)責(zé)障礙物檢測(cè)，當(dāng)收到E521.42請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，根據(jù)請(qǐng)求的類型執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，如障礙物距離測(cè)量、測(cè)量參數(shù)配置或診斷。

圖3 立功科技AK2 ECU示意圖

圖4 立功科技AK2 ECU軟件架構(gòu)

圖5 系統(tǒng)架構(gòu)

AK2超聲波方案優(yōu)勢(shì)

在ECU端的優(yōu)勢(shì)有：

主機(jī)量產(chǎn)硬件開發(fā)支持;

主機(jī)量產(chǎn)軟件;

完整的CAN協(xié)議棧功能;

動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)配置探頭測(cè)量數(shù)據(jù);

探頭在測(cè)量過程中的波形顯示;

提供SDK包供域控制器集成。

圖6 探頭部分配置列表

圖7 實(shí)時(shí)測(cè)量波形顯示

在AK2探頭端的優(yōu)勢(shì)有

探頭硬件低底噪，高靈敏度;

支持多段閾值比較;

支持多段STC設(shè)定;

支持不同車廠功能單獨(dú)定制;

下圖為AK2實(shí)測(cè)效果：

圖8 無障礙物時(shí)測(cè)量波形顯示

圖9 一米障礙物時(shí)測(cè)量波形顯示

圖10 三米障礙物時(shí)測(cè)量波形顯示

圖11 五米障礙物時(shí)測(cè)量波形顯示