【自动驾驶】超声波雷达障碍物检测

超声波(Ultrasound,又称超声波雷达)定位,即使用发射探头发出频率大于20KHz的声波和计算飞行时间来探测距离。常用的超声波频率有40KHz、48KHz和58KHz,其中最常用的频率是40KHz。使用超声波定位,一般精度在1cm~3cm之间,探测适用范围在0.2m~5m之间。

​ 超声波指向性强,在介质中传播的距离较远,因而超声波经常用于距离的测量,如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求,因此在移 动机器人的研制上也得到了广泛的应用。 ​

优点如下:1)穿透能力强,一定程度上可以防水、防沙、防尘;2)成本低;3)不受电磁效应的干扰。这种方式也有一些缺点:1)检测角度小、探测距离短,因此一辆车上会选择安装多个超声波传感器,并在低速行驶中使用;2)无法精确描述障碍物的位置,如两个障碍物同时返回相同的探测距离时;3)抗干扰能力差,易受到车速、震动、温度及湿度的影响。

由于以上特点,超声波在倒车、自动泊车、盲区检测等方面广泛应用,如图所示。常用的超声波雷达有两种,停车辅助(Ultrasonic Parking Assistance,UPA)超声波雷达和自动泊车(Automatic Parking Assistance,APA)超声波雷达。UPA超声波雷达探测范围较近,一般在0.1m~2.5m,常安装在车辆的前后保险杠上,辅助倒车。APA超声波雷达探测距离稍远,在0.3m~5m左右,一般安装在车辆的侧面,且具有较强的指向性,用于探测车辆左右两侧的障碍物。不过相比之下,APA功率略大,成本略高。

超声波在倒车时的应用示意图。蓝色扇形区域为APA超声波雷达探测范围,透明扇形区域为UPA超声波雷达探测范围。

【自动驾驶】超声波雷达障碍物检测

l 高温会影响超声波雷达的正常工作:布置上要远离排气管和大功率灯具;排气管的排气方向不要和超声波的探测场干涉。

l 硬件材料会增加震动干扰的风险: 避免将超超声波雷达布置到ABS 塑料和金属基材组件中

l 避免水流从超声波传感器前端视场流过,如大灯清洗

l 避免将传感器安装在冷热形变的散热格栅上。

l 蓬松材料为吸波材料,如:雪,纸团,布等

超声波雷达探测区域自动化测试方案:

  1. 系统构成

测试设备需由运动台架和控制系统两部分组成。运动台架框体采用C型钢或工字钢搭建组成,需牢固可靠、运动时无晃动或异响,运动面离地不低于1.5m;

框体应至少包含固定杆、滑动杆、障碍物三种基本组件。

控制系统包括工控主机,显示器,数据采集卡等

设备尺寸:4m×3m×2m(长×宽×高)

2,设备功能

·自动整体包络图测试,记录数据及生成报告

·自动校正原点坐标

·读取障碍物位置信息,包括RPA探头反馈的位置信息以及控制系统反馈的位置信息

·读取RPA ECU报警信息

·设备系统发出的数据格式与RPA接收的数据格式一致。

超声波雷达收发性能自动化测试方案:

1, 系统构成

配备有消声室、6轴机械臂、超声波接收/发射仪表、环境检测仪表、远程控制设备等;

·消声室需要设计为半消声室,消声室顶面及各立面需要覆盖消声材料,地面部分区域覆盖消声材料,从而制造出无反射区域;消声室整体尺寸不小于10m×5.5m×3.2m,并且需要划分为2个区域;

2.核心设备列表

编号设备构成16轴工业机械臂● 最大负载大于15kg

● 水平伸长度大于2500mm

● 垂直伸长度大于5000mm

● 定位精度0.2mm2高频麦克风3前置放大器4信号调理电路5数据采集设备不少于16路AI,2路AO,24路DIO6超声波换能器7无风扇工控机● i5处理器

● 6×USB 3.0

● 2×USB 2.0

● 内存DDR4 2133MHz8CAN&LIN通信模组9程控电源● 电压输出范围:(0-25V,7A)、(0-50V,4A)

● 电压编程精度:0.05%

● 电流编程精度:0.2%10测试软件11消声室● 消声室建设为半消声室,除地面外,均需要铺设吸声材料。

● 消声材料需要具备良好的吸声性能、耐化学性、防火性能和环保性能。

● 地面需要铺装导轨。

● 消声室内部安装摄像头,用于实时观测消声室内部状况。

3.上位机功能列表

(1)仪器仪表及机械各部件驱动。测试软件支持对系统中仪器仪表、如麦克风,超声波空气换能器、数据采集装置和6轴机械臂等设备,配合上层软件实现整个系统的配套测试。

(2)超声波传感器测试,测试项参数可配置,测试判据阈值可配置,可选择单一测项进行调试也支持选择多个测项进行自动化测试。

(3)系统手动调试。支持工程师对系统各部件,如仪器仪表和机械臂等进行分离操作,可供工程师调试系统,手动验证新测试项。

(4)测试结果实时显示及可视化。测试过程中实时显示对应测试数据,例如方向图、FOV等相关测试项可进行可视化显示,便于工程人员直观检测。

(5)测试数据管理。支持对测试产品数据保存,可自动生成测试报告,可导出原始测试数据,以供工程师进行后续分析和测试。

(6)用户权限管理。针对不同用户,可实现不同权限,低等级权限仅可执行具体测试项,查看测试结果;高等级权限用户可添加或删减测试项、配置测试项相关参数、校准测试系统等。

Original: https://blog.csdn.net/metaboss/article/details/125140481
Author: 智能方案
Title: 【自动驾驶】超声波雷达障碍物检测

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