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(AK2)的解決方案。

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

下面給大家科普超聲波雷達如何生成超聲波及測距的原理：首先超聲波雷達探芯由壓電式陶瓷晶片組成，在高壓的PWM信號作用下周期性的震動，從而形成超聲波;超聲波在空氣中傳播，在遇到障礙物時會把部分的超聲波反射回來，超聲波雷達接收回來的反射信號后，通過處理可以得到障礙物的飛行時間(TOF)，然后通過飛行時間計算障礙物的距離，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 超聲波雷達收發(fā)信號示意圖

AK2超聲波雷達性能提升

AK2作為第二代超聲波雷達，相比第一代超聲波雷達在各個方面都有所提升。

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，和DSI主機E521.42通信，依據(jù)DSI反饋的狀態(tài)及CRC校驗信息來增強數(shù)據(jù)的可靠性。

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

3)AK2支持功能安全ASIL B等級;

4)AK2除了可以獲取回波的飛行時間、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)級的S32K144芯片，通信驅(qū)動芯片采用單個E521.42，E521.42芯片擁有兩條DSI通道，每條通道連接6個E524.17。其中主控負責(zé)控制各個探頭進行障礙物測量或診斷，并整合各個探頭測量結(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控制信號轉(zhuǎn)換成DSI信號傳輸給E524.17，將E524.17反饋回來的測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成SPI信號傳輸給主控MCU，E524.17負責(zé)障礙物檢測，當(dāng)收到E521.42請求信號時，根據(jù)請求的類型執(zhí)行相應(yīng)動作，如障礙物距離測量、測量參數(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

在ECU端的優(yōu)勢有：

主機量產(chǎn)硬件開發(fā)支持;

主機量產(chǎn)軟件;

完整的CAN協(xié)議棧功能;

動態(tài)實時配置探頭測量數(shù)據(jù);

探頭在測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 實時測量波形顯示

在AK2探頭端的優(yōu)勢有

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定制;

下圖為AK2實測效果：

圖8 無障礙物時測量波形顯示

圖9 一米障礙物時測量波形顯示

圖10 三米障礙物時測量波形顯示

圖11 五米障礙物時測量波形顯示