立功科技第二代超声波雷达(AK2)解决方案

本文导读

超声波在日常生活中无处不在，在医疗领域，借助超声波可用于洗牙、协助诊断各种疾病;在汽车领域，利用超声波可探测障碍物到车辆的距离。本文为大家介绍立功科技第二代超声波雷达(AK2)的解决方案。

超声波雷达在汽车上是一个很重要的传感器，其有效帮助车主在倒车时探测车辆附近肉眼看不到的障碍物，大大增强倒车安全性，随着汽车在智能化的发展，超声波雷达除了用于探测障碍物距离外，还可用于车位检测，协助车辆自动泊车。

下面给大家科普超声波雷达如何生成超声波及测距的原理：首先超声波雷达探芯由压电式陶瓷晶片组成，在高压的PWM信号作用下周期性的震动，从而形成超声波;超声波在空气中传播，在遇到障碍物时会把部分的超声波反射回来，超声波雷达接收回来的反射信号后，通过处理可以得到障碍物的飞行时间(TOF)，然后通过飞行时间计算障碍物的距离，公式为：D = (V * TOF)/2 其中D为障碍物距离，V为超声波传播速度，常温下为343m/s。

图1 超声波雷达收发信号示意图

AK2超声波雷达性能提升

AK2作为第二代超声波雷达，相比第一代超声波雷达在各个方面都有所提升。

1)AK2采用通信方式是DSI总线：

在通信速率方面，最高可达444kbit/s，具备大量数据周期性传输功能。

在数据可靠性方面，AK2作为DSI从机，和DSI主机E521.42通信，依据DSI反馈的状态及CRC校验信息来增强数据的可靠性。

2)AK2新增了跳频测量方式，即发射超声波的频率可随时间变化而变化，提高了抗干扰能力;

3)AK2支持功能安全ASIL B等级;

4)AK2除了可以获取回波的飞行时间、宽度以及峰值信息外，还提供回波的波峰、波谷及上/下穿阈值线信息。

立功科技AK2方案介绍

本方案ECU主控制器是采用的NXP车规级的S32K144芯片，通信驱动芯片采用单个E521.42，E521.42芯片拥有两条DSI通道，每条通道连接6个E524.17。其中主控负责控制各个探头进行障碍物测量或诊断，并整合各个探头测量结果打包上传至车身CAN，而E521.42作为“中转站”，将主控传来的SPI控制信号转换成DSI信号传输给E524.17，将E524.17反馈回来的测量数据转换成SPI信号传输给主控MCU，E524.17负责障碍物检测，当收到E521.42请求信号时，根据请求的类型执行相应动作，如障碍物距离测量、测量参数配置或诊断。

图3 立功科技AK2 ECU示意图

图4 立功科技AK2 ECU软件架构

图5 系统架构

AK2超声波方案优势

在ECU端的优势有：

主机量产硬件开发支持;

主机量产软件;

完整的CAN协议栈功能;

动态实时配置探头测量数据;

探头在测量过程中的波形显示;

提供SDK包供域控制器集成。

图6 探头部分配置列表

图7 实时测量波形显示

在AK2探头端的优势有

探头硬件低底噪，高灵敏度;

支持多段阈值比较;

支持多段STC设定;

支持不同车厂功能单独定制;

下图为AK2实测效果：

图8 无障碍物时测量波形显示

图9 一米障碍物时测量波形显示

图10 三米障碍物时测量波形显示

图11 五米障碍物时测量波形显示