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倒车雷达
浅谈倒车雷达系统的应用及发展
 
引言
    随着我国经济迅速发展,人们的生活水平不断提高,越来越多的人拥有自己的车,由此产生的交通问题也引起人们的重要关注。主要针对拥挤的公路、街道、停车场等场所,加上存在视觉盲区,司机在倒车时无法看到车后的障碍物,容易刮伤汽车甚至发生交通事故等一些情况,汽车倒车雷达是一种旨在倒车防护的汽车防撞系统。倒车事故发生的频率极高,已引起了社会和交通部门的高度重视。倒车事故发生的原因是多方面的,倒车镜有死角,驾车者目测距离有误差,视线模糊等原因造成倒车时的事故率远大于汽车前进时的事故率,而倒车事故给车主带来许多麻烦。
倒车雷达的简介
    倒车雷达又称泊车辅助系统,是汽车泊车安全辅助装置,能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员扫除了视野死角和实现模糊的缺陷,提高了安全性。
一般由超声波传感器(俗称探头)、控制器和显示器等部分组成,现在市场上的倒车雷达大多采用超声波测距原理,驾驶者在倒车时,启动倒车雷达,在控制器的控制下,由装置于车位保险杠上的探头发送超声波,遇到障碍物,产生回波信号,传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理,判断出障碍物的位置,由显示器显示距离并发出警示信号,得到及时警示,从而使驾驶者倒车时做到心中有数,使倒车变得更轻松。
探测原理
    倒车雷达是根据蝙蝠在黑夜里高速飞行而不会与任何障碍物相撞的原理设计开发的。探头装在后保险杠上,根据不同价格和品牌,探头有二、三、四、六只不等,分别管前后左右。探头以45度角辐射,上下左右搜寻目标。它最大的好处是能探索到那些低于保险杠而司机从后窗难以看见的障碍物,并报警,如花坛、蹲在车后玩耍的小孩等。
  倒车雷达的显示器装在后视镜上,它不停地提醒司机车距后面物体还有多少距离,到危险距离时,蜂鸣器就开始鸣叫,让司机停车。
  挡位杆挂入倒挡时,倒车雷达自动开始工作,测距范围达1.5米左右,故在停车时,对司机很实用。
  倒车雷达就相当于超声波探头,从整体上来说超声波探头可以分为两大类:一是用电气方式产生超生波,其二是用机械方式产生超声波,鉴于目前较为常用的是压电式超声波发生器,它有两个电晶片和一个共振板,当两极外加脉冲信号,它的频率等于压电晶片的固有震荡频率时,压力晶片将会发生共振,并带动共振板振动,将机械的能转为电信号的这一过程,这就成了超声波探头的工作原理。为了更好地研究超声波和利用起来,人们已经设计和制造出很多超声波发声器,超声波探头加以运用在使用汽车倒车雷达上。
  这种原理用在一种非接触检测技术上,用于测距来说其计算简单,方便迅速,易于做到实时控制,距离准确度达到工业实用的要求。倒车雷达用于测距上,在某一时刻发出超声波信号,在遇到被测物体后的射回信号波,被倒车雷达接收到,得用在超声波信号从发射到接收回波信号这一个时间而计算出在介质中的传播速度,这就可以计算出探头与被探测到的物体的距离。那么如何选择倒车雷达呢,主要从以下几个方面判断。
  1、探头的数量
  现在市面上的倒车雷达分别有2探头、3探头、4探头、6探头及8探头,2-4探头的倒车雷达一般安装在汽车的后保险杆上面,6-8探头的倒车雷达一般安装是前2后4,或前4后4。通常来说,探头的数量决定了倒车雷达的探测覆盖能力,能减少探测盲区。6个以上探头的倒车雷达在倒车时,可探测前左、右角。
  2、功能
    从方面区分可分为LCD距离显示、声音提示报警、方位指示、语音提示、探头自动检测等,功能较齐全的倒车雷达应该有距离显示、声音提示报警、方位指示等功能。
 3、性能
  一台性能良好的倒车雷达它的主要性能主要包括:
(1)灵敏度,在有障碍物的时候反应是否够快。
(2)是否存在盲区。
(3)探测距离范围。
影响倒车雷达系统性能的主要因素
倒车雷达探头
    探头是超声波传感器的俗称,也是倒车雷达最核心的器件之一。它利用超声波原理,由装置于车尾保险杠上的探头发送超声波撞击障碍物后,反射回探头,从而计算出车体与障碍物之间的距离。一个探头的正常测试范围的夹角为90度,所以要想在整个车尾后面提供探测,至少需要2个探头。
    由于每个探头的测试范围的夹角是固定的90度,自然会产生盲角,为安全起见,当然是探头数越多,探测能力越强。
    现在市面上的倒车雷达分别有2探头、3探头、4探头、6探头及8探头。2~4探头的倒车雷达安装在汽车的后保险杠上面,6~8探头的倒车雷达一般安装为前2后4,或者前4后4。通常来说,探头数量决定了倒车雷达的探测覆盖能力,能减少探测盲区。6个以上探头的倒车雷达在倒车时,可探测前左、右角。
    探头也有安装在侧面的,当车辆转弯时,车辆与两旁障碍物之间的距离也会显示。实际上到今天,倒车雷达已不单是提供倒车安全信息,甚至还可以提供行车时两边距离的安全信息。
    探头与数据处理装置的连接方式有两种,分别是有线和无线的。无线的可以不破坏车的内饰,易于安装和使用,但价格要高一些,而且容易受到干扰。
    因为设备不可避免的会存在一定误差,而且在不同的冷暖环境以及天气中,探头的灵敏度也会受到一定的影响。所以有条件的用户可以安装带摄像头的倒车雷达,通过显示屏可以直观看到栏杆等倒车雷达不易检测的障碍物。新型的倒车雷达甚至会采用红外摄像头,以免除阴雨天气和黑夜给倒车造成的影响。
报警距离
    报警距离是一个区间,表示倒车雷达在车辆离障碍物最远多大距离时开始报警。报警距离大可以给驾驶员更充足的反应时间。因为探头一般都安装在保险杠上,所以它的最短距离理论上是0,但一般应该留20cm左右。倒车雷达的报警距离一般是1.5m,少数超长的报警距离可以达到3m,但也有一些品牌的倒车雷达因其敏感度不够,探测距离仅为0.9m,会给驾驶员的判断及采取措施带来一定的困难。
报警音量
    报警音量是指倒车雷达通过声音的方式通知驾驶员时所能达到的最大音量。倒车雷达的报警音量通常在60~80dB(分贝)左右,高的会达到100多dB。过小的报警音量会影响驾驶员在嘈杂环境下的判断,但超过120dB的声音会令人感到不舒服。
显示精度
    显示精度是指倒车雷达在显示设备上能够显示的最小刻度,通常为0.1m(10cm)。一般来说,,产品的显示精度越高测量误差越小,测量越准确。
显示距离
    显示距离指倒车雷达的显示设备可以显示的距离范围。一般在20cm到1.5m之间。倒车雷达一般都会从最远探测距离开始显示(1.5m),然后随着障碍物的距离接近,显示的数值随之变化,但当小到一定程度(20cm)时,大部分系统开始不再显示新的距离数值,或者显示STOP以及其他标识标明距离很接近,此时应当立即停车。
测量误差
    测量误差是指倒车雷达测出的障碍物距离与实际障碍物距离的差异,通常用厘米或者百分比表示。一般倒车雷达的测量误差在5cm左右,好一点的可以达到1cm。
摄像头角度
    摄像头角度指配备摄像头的倒车雷达,其摄像头可以观测的范围,一般用角度进行标识。摄像头可视角度大能够看到更多的内容和更广的范围,有助于倒车时的安全。通常的摄像头角度在60~90度左右。
电源
    电源是指为了倒车雷达能够正常工作所需要提供电能的设备。大部分车用电子设备都会使用汽车的标准12V电源,倒车雷达也不例外。一般的倒车雷达能够支持的电源电压在10~16V之间。倒车雷达的整体功率都不大,不会对车载电源负载造成太大影响。
功率
    倒车雷达的主要功率消耗是主机和显示设备,探头的发射功率在几毫瓦,一般可以忽略不计。主机消耗的功率一般是几瓦之内,显示设备根据不同的种类是不一样的,一般也是几瓦左右。
工作温度范围
    倒车雷达能够正常工作的温度范围至少应该保证在-10~50℃之间都能稳定工作,现在市面上的大部分倒车雷达都能保证此要求。一般好一些的可以支持-50~80℃的工作温度范围。因为汽车可能会在各种气候和天气下行驶,能否有效的工作直接影响行车安全,所以倒车雷达的工作温度范围应该尽量宽。
存在的技术问题
    目前国内做倒车雷达的厂家很多,但是性能都不是很理想,普遍存在倒车雷达探测声波波束较窄,当障碍物偏离探头的正对角度时,存在较大的探测盲区。对管锥状障碍物探测存在较多的死角。另外,探测低矮的障碍物也比较困难,高度在50cm以下的障碍物就探测不到了。
    此外,倒车雷达目前尚无技术标准。
倒车雷达的发展
    经过五年的发展,倒车雷达系统已经过了六代的技术改良,不管从结构外观上,还是从性能价格上,这六代产品都各有特点,使用较多的是数码显示、荧屏显示和魔幻镜倒车雷达这三种。
  第一代倒车喇叭提醒
  “倒车请注意”!想必不少人还记得这种声音,这就是倒车雷达的第一代产品,现在只有小部分商用车还在使用。只要司机挂上倒档,它就会响起,提醒周围的人注意。从某种意义上说,它对司机并没有直接的帮助,不是真正的倒车雷达。
  点评:汽车在倒车状态,语音提示路人小心,但价格便宜,100元左右就能买到,基本属于淘汰产品。
  第二代轰鸣器提示
  这是倒车雷达系统的真正开始。倒车时,如果车后1.8米~1.5米处有障碍物,轰鸣器就会开始工作。轰鸣声越急,表示车辆离障碍物越近。
  点评:没有语音提示,也没有距离显示,虽然司机知道有障碍物,但不能确定障碍物离车有多远,对驾驶员帮助不大。价格在200~400元之间。
  第三代数码波段显示
  比第二代进步很多,可以显示车后障碍物离车体的距离。如果是物体,在1.8米开始显示;如果是人,在0.9米左右的距离开始显示。
  这一代产品有两种显示方式,数码显示产品显示距离数字,而波段显示产品由三种颜色来区别:绿色代表安全距离,表示障碍物离车体距离有0.8米以上;黄色代表警告距离,表示离障碍物的距离只有0.6~0.8米;红色代表危险距离,表示离障碍物只有不到0.6米的距离,你必须停止倒车。
  点评:第三代产品把数码和波段组合在一起,但比较实用,但安装在车内不太美观,价格在400~1000元左右。
  第四代液晶荧屏显示
  这一代产品有一个质的飞跃,特别是荧屏显示开始出现动态显示系统。不用挂倒档,只要发动汽车,显示器上就会出现汽车图案以及车辆周围障碍物的距离。
  点评:动态显示,色彩清晰漂亮,外表美观,可以直接粘贴在仪表盘上,安装很方便,价格在800~1500元之间。不过液晶显示器外观虽精巧,但灵敏度较高,抗干扰能力不强,所以误报也较多。
  第五代魔幻镜倒车雷达
  结合了前几代产品的优点,采用了最新仿生超声雷达技术,配以高速电脑控制,可全天候准确地测知2米以内的障碍物,并以不同等级的声音提示和直观的显示提醒驾驶员。
  魔幻镜倒车雷达把后视镜、倒车雷达、免提电话、温度显示和车内空气污染显示等多项功能整合在一起,并设计了语音功能,是目前市面上最先进的倒车雷达系统。
  点评:因为其外形就是一块倒车镜,所以可以不占用车内空间,直接安装在车内倒视镜的位置。而且颜色款式多样,可以按照个人需求和车内装饰选配,不过价格稍高,在1000~2000元之间。
  第六代 无线倒车雷达
  全新无线液晶倒车雷达,融无线连接、 倒车雷达、彩色液晶显示、BP警示音、于一体。由于普通倒车雷达安装时,从车后雷达主机到车前仪表台上显示器要布一条线,这样要拆装车内的装饰板、胶条等,非常不方便。现在最新推出的第六代无线液晶倒车雷达,一举解决此问题,车后主机和显示器之间无线连接,方便快捷。更可在大巴、卡车等车身长的车上使用,使安装更容易。
  点评:第六代无线倒车雷达特点:
  1.雷达测距,数码显示。
  2.无线连接---主机和显示器之间无线连接,省去拆卸车内装饰麻烦,安装更容易。
  3.彩屏显示------彩屏显示,高贵典雅。
  4.BiBiBi三级心跳报警音。
  5.动感车模------真实车模,车后探头方位闪动,智辨左右。
6.全天侯设计,可以适应不同的环境。
智能新型倒车雷达系统
    智能新型倒车雷达系统倒车雷达功能不断创新,即使可视的技术也并不觉得奇怪。现在就推出了一种会说话的倒车雷达-动感语音倒车雷达。这种倒车雷达融倒车雷达、语音报距、三色动感LED显示、和弦警示音于一身。
    智能新型倒车雷达系统测距、语音报距、和弦警示音、三色LED显示等特点。雷达测距功能使车主倒车时不回头。司机倒车时,系统自动启动倒车雷达,数码显示车后障碍物的距离,无须回头便可知车后有无障碍物,使泊车更容易,更安全;采用的真人女声报距,令视觉听觉同时感知,从此倒车不必瞻前顾后;系统还根据不同的距离发出不同的警示音,从此告别刺耳的“Bi——Bi”声;显示器还具有三色LED显示——红黄绿三色LED,与交通信号灯相似,动态显示,提示不同的安全距离和方位;圆弧型显示器,安放于仪表台,犹如出厂原配。
    系统报警精度在接近障碍物30cm—250cm之间,并将报警区段分为8个,其中安全区为100cm—250cm之间,显示器显示绿色,警示区在70-90cm之间,显示器显示黄色,危险区为30-60cm之间,显示器显示红色。
    倒车雷达大多采用超声波测距原理,驾驶者在倒车时,将汽车的挡位推到R挡,启动倒车雷达,在控制器的控制下,由装置于车尾保险杠上的探头发送超声波,遇到障碍物,产生回波信号,传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理,从而计算出车体与障碍物之间的距离,判断出障碍物的位置,再由显示器显示距离并发出警示信号,从而使驾驶者倒车时不至于撞上障碍物。整个过程,驾驶者无须回头便可知车后的情况,使停车和倒车更容易、更安全。
    具体地说,倒车雷达的工作原理为:首先连接电源并打开,车辆进入倒挡时,探测器主机自动进入工作状态,同时显示器波段亮起。然后,用专用钻头在保险杠上开孔,并将探测器分别装入孔内。根据车主倒车和停车的习惯,四个探头探测器分别安装在汽车的尾部或者两侧安装两个。安装好探测器主机在适当的位置,将显示器夹在车内后视镜上,就开始正常工作。
倒车雷达对比表

普通倒车雷达
智能新型倒车雷达
功能
1、雷达精确测距。
2、数码管距离显示。
3、三色光条左右方位指示。
4、BIBI逐极报警。
5、多色多款探头可以选择。
6、双CPU设计,高速准确更安全。
1、LED显示屏。
2、语音距离报警,自动显示功能温度。
3、采用分体式探头连接方式。
4、节能环保。
技术参数
1、探测距离:0.3M—2.0M。
2、工作电压:12V。
3、最大功耗:4W。
4、工作温度:-30℃~+70℃。
5、最大测试距离:2.0M。
6、人体测试距离:1.2M—1.5M。
1、探测距离:0.3M—2.5M。
2、工作电压:12V。
3、最大功耗:3W。
4、工作温度:-25℃~+75℃。
5、最大测试距离:2.5M。
6、人体测试距离:1.2M—2M
倒车雷达的市场需求分析及发展趋势
市场需求分析
    根据所收集的资料分析,倒车雷达市场前景很好,需求量越来越大。
    (1)汽车销量增加。据报道,2006年我国汽车的产销量分别超过700万辆,增幅达到25%。保守考虑,2007年汽车市场需求量将在800万辆左右,有望达到美国销量的一半,并可能超过德国,成为仅次于美国的全球第二大汽车市场。
汽车销量的增加,必然导致倒车雷达需求量的增加。
    (2)车位少、停车难。单位和个人拥有车辆的增加使得市区和住宅小区停车位紧张,停车越来越困难,碰撞时有发生。倒车雷达的使用有助于减少停车碰撞事件的发生。
    (3)女性驾驶员增多。多数女性驾驶员由于个子小或是胆子小,停车时会非常紧张,因此越来越多的女性驾驶员开始喜欢上倒车雷达。
    (4)城市街道交通拥挤。随着汽车市场的繁荣,城市街道的行车越来越拥挤,倒车雷达,尤其是多探头倒车雷达不仅能在倒车、泊车时提供倒车信息,还可以在行驶时提供前后左右的信息,有助于安全行驶。
发展趋势
    (1)由加装向原装发展。越来越多的汽车在出厂时配有倒车雷达。
    (2)原装倒车雷达车型呈现高档→中档→低档的发展态势。
    (3)由主流4探头向更多探头发展。
    (4)功能更加强大,集成音响和音像播放功能。
    (5)设备趋于小型化、人性化、智能化。
参考文献
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[4]苏炜,龚壁建,潘笑超声波测距误差分析 中国:长江科学院 2002
[5]康华光 电子技术基础.数字部分 北京:高等教育出版社 2000
[6]康华光 电子技术基础.模拟部分 北京:高等教育出版社 2000
[7]百度文库
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