在上次共享中，介绍了毫米波雷达的原理、数据特性、优缺点。 由于毫米波雷达的低环境敏感和低成本特性，被广泛应用于ADAS和自动驾驶领域。
今天介绍的是非常普通的传感器——超声波雷达。 如果你觉得超声波雷达有点陌生，还有更常见名字的——倒车雷达。
倒车入库，慢慢移动的过程中，驾驶室内会听到“滴滴”的声音。 这些声音根据超声波雷达的检测距离反馈给司机。
车载超声波雷达一般安装在汽车保险杠上，隐藏在保险杠所在的位置。 车的外观用下图黄色箭头处的圆点表示。
没有设置超声波雷达时的情况如下。
3359 www.aliexpress.com/item/new-parking-sensor-car-reverse-back-up-ultrasonic-radar-g 0448-p/3233333
正文
超声波雷达的类型
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，也就是用来测量汽车前后障碍物的倒车雷达，在这个雷达行业被称为UPA。 二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，在业界被称为APA。
UPA和APA探测器3358www.Sina.com/和探测器范围如下图所示太相同。 图中的汽车在前后方向上共计搭载有8个UPA，在左右侧共计搭载有4个APA。
区域UPA超声雷达探测距离一般为15~250cm，主要用于汽车前后方向障碍物的测量。
如图所示，是单个UPA检测范围的图像。
UPA超声波雷达APA超声雷达探测距离一般在30~500cm之间。 因为APA的探测范围更远，所以成本比UPA高，功率也大。
图为单个APA发现范围的图像。
利用APA探测距离的优势，不仅可以检测左右障碍物，还可以根据超声波雷达返回的数据判断有无停车场。
APA超声波雷达
UPA和APA在检测距离和检测形状上差异很大，但它们仍然可以用相同的数学模型描述。 描述一个超声雷达的状态需要以下四个参数，其数学模型示意图如下：
超声波雷达的数学模型为超声雷达探测角，一般UPA探测角为120左右，APA探测角小于UPA，约为80。
参数1：是超声雷达探测幅度范围的影响因素之一，该角度一般较小。 UPA的角为20左右，APA的角为0，是特殊的。
参数2：R也是超声雷达探测幅度范围的影响因素之一，UPA与APA的r值差异不大，均在0.6m左右。
参数3：RD是超声雷达的最大量。 UPA的最大量路线为2米~2.5米，APA的最大量路线至少为5米，目前超过7m的APA雷达正在业界使用。
参数4：D
超声波雷达的特性超声雷达测距原理与前面介绍的激光雷达、毫米波雷达相似，距离=传播速度*传播时间/2。 不同的是，激光雷达和毫米波雷达的波速都是光速，而超声波雷达的波速与温度有关。 近似关系如下。
c=C0.607t，c0为零度时声波速度332m/s，t为温度(单位：)。
例如，温度为0时，超声波传播速度为332m/s； 温度为30时，超声波的传播速度为350m/s。 同一相对位置的障碍物，温度不同时，测量的距离不同。
在非常要求传感器精度的自动驾驶系统中，是否选择保守地计算超声波雷达的测距； 是否将温度信息导入自动运转系统，提高测量精度？
特性一：温度敏感超声波雷达在工作时返回探测距离的值。 如图所示。 位于a的障碍物和位于b的障碍物都返回相同的检测距离d。 因此，在只知道探测距离d的情况下，各个雷达的信息无法确定障碍物是位于a还是位于b。
特性二：无法精确描述障碍物位置
在这篇文章的标题中，超声波雷达是一个被大大低估的传感器。 那是因为它被除去了
了检测障碍物外，还可以做很多事。应用1：泊车库位检测
自动泊车功能需要经历两个阶段：1.识别库位；2.倒车入库
识别库位功能就是依赖安装在车辆侧方的APA，如下场景。
http://articles.sae.org/7477/
汽车缓缓驶过库位时，汽车右前方的APA传感器返回的探测距离与时间的关系大致如下图：
将t1时刻到t2时刻的车速做积分即可得到库位的近似长度，如果近似认为汽车为匀速行驶，直接用车速乘以(t2-t1)即可。当检测的长度超过车辆泊入所需的最短长度时则认为当前空间有车位。
同样后侧向的APA也会生成类似信号曲线，用以做库位的二次验证。
有了库位检测功能，进而开发自主泊车功能就不是难事了。
高速横向辅助
特斯拉Model S在AutoPilot 1.0时代就实现了高速公路的巡航功能，为了增加高速巡航功能的安全性和舒适性，特斯拉将用于泊车的APA超声波雷达，也用在了高速巡航上。
先看一段Model S应用APA的视频，视频左下角的图像是一个朝汽车后向的摄像机，右侧的图像是朝向行驶方向的视角。（视频大小：3M）
视频出处：https://www.youtube.com/watch?v=5F_mOOz3dV4
在视频中可以看出，当左侧驶过的汽车理自车较近时，Model S在确保右侧有足够空间的情况下，自主地向右微调，降低与左侧车辆的碰撞风险。
小结
以上内容基本能让大家了解超声波雷达的数据及工作方式了。作为无人车上成本最低的传感器，挖掘超声波雷达的潜力是工程师们睡觉都在琢磨的事。
好了(^o^)/~，这篇超声波雷达的分享就到这里啦。