在汽車智能化進(jìn)程中，毫米波雷達(dá)負(fù)責(zé)遠(yuǎn)距離探測(cè)，而超聲波雷達(dá)則專注于近距離的精細(xì)感知。尤其在“貼地而行”的場(chǎng)景如進(jìn)出地庫(kù)、過(guò)減速帶、挪車和泊車中，超聲波雷達(dá)的作用尤為關(guān)鍵。本文將從技術(shù)演進(jìn)、測(cè)距原理、多雷達(dá)協(xié)同機(jī)制到超聲探頭技術(shù)，全面解析超聲波雷達(dá)在車輛近距離感知中的重要性。

1. 技術(shù)演進(jìn)：從UPA到APA

超聲波雷達(dá)技術(shù)在車載泊車輔助中的應(yīng)用經(jīng)歷了從UPA（Ultrasonic Parking Assist）到APA（Automated Parking Assist）的發(fā)展階段。二者雖在結(jié)構(gòu)上有相似之處，但在系統(tǒng)架構(gòu)、功能邏輯和傳感融合等方面存在顯著差異。

UPA系統(tǒng)特征：

配置4至8顆超聲波雷達(dá)，安裝于前后保險(xiǎn)杠區(qū)域。

主要功能為檢測(cè)障礙物，并通過(guò)蜂鳴提示向駕駛員發(fā)出距離預(yù)警。

不具備路徑規(guī)劃或車輛控制能力，雷達(dá)信號(hào)獨(dú)立處理。

APA系統(tǒng)特征：

配置12顆雷達(dá)，布置于車輛四周，實(shí)現(xiàn)360°近場(chǎng)覆蓋。

支持車位識(shí)別、泊車路徑規(guī)劃、方向盤控制、自動(dòng)換擋等操作。

中央控制器對(duì)所有雷達(dá)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，采集的數(shù)據(jù)參與整車路徑規(guī)劃與控制決策。

APA系統(tǒng)通過(guò)集中式架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了更強(qiáng)的魯棒性和抗干擾能力，確保在各種復(fù)雜車位環(huán)境下正常運(yùn)行。

2. 測(cè)距原理：不僅僅是“聽聲音”

超聲波雷達(dá)測(cè)距看似簡(jiǎn)單，實(shí)則涉及多個(gè)復(fù)雜的環(huán)節(jié)，包括高頻信號(hào)調(diào)制、精密時(shí)間采樣、濾波算法、多目標(biāo)識(shí)別及環(huán)境補(bǔ)償。

原理概述：

超聲波雷達(dá)發(fā)射一組周期性聲波（通常為44kHz），遇到障礙物后反射，接收端捕捉反射波并計(jì)算往返時(shí)間（Time of Flight, ToF）來(lái)確定目標(biāo)距離。

聲速隨溫度變化，公式為v ≈ 331 + 0.6 × T（m/s），其中T為溫度。

信號(hào)處理流程：

發(fā)射端信號(hào)設(shè)計(jì)：使用44kHz固定頻率正弦波或調(diào)幅脈沖，脈沖長(zhǎng)度通常為8~16周期。

接收信號(hào)鏈路：聲波被接收后，經(jīng)過(guò)帶通濾波、低噪放大、ADC采樣（通常為12~16位精度，采樣率高于200kHz）。

溫度補(bǔ)償與距離輸出：系統(tǒng)讀取溫度傳感器數(shù)據(jù)，修正聲波傳播速度，最終輸出測(cè)距結(jié)果。

多目標(biāo)與噪聲場(chǎng)景處理：

系統(tǒng)通過(guò)提取多個(gè)回波峰值實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)識(shí)別，采用多幀均值濾波、一致性判斷等方法排除虛警。

對(duì)于低反射目標(biāo)，可通過(guò)提升發(fā)射功率或使用冗余探頭提高探測(cè)概率。

3. 多雷達(dá)協(xié)同：12顆雷達(dá)的“交響樂(lè)隊(duì)”

在成熟的APA自動(dòng)泊車系統(tǒng)中，通常配備12顆超聲波雷達(dá)。它們的合理布置與高效協(xié)同是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)泊車和障礙規(guī)避的前提。

典型布局：

前保險(xiǎn)杠：4顆（中部2顆 + 兩角各1顆）

后保險(xiǎn)杠：4顆（中部2顆 + 兩角各1顆）

左右兩側(cè)裙邊：各2顆

這種布置確保車輛四周360°全方位覆蓋，既能監(jiān)測(cè)前后距離，也能識(shí)別車位邊界、斜向障礙物和動(dòng)態(tài)目標(biāo)。

調(diào)度周期：

一個(gè)完整的12顆雷達(dá)調(diào)度周期約為24~40ms，主控芯片通過(guò)高速調(diào)度器控制輪轉(zhuǎn)，同時(shí)保證接收窗口與回波延遲重疊時(shí)間匹配，避免漏檢或虛檢。

例如，在車輛以2km/h速度緩慢倒入車位時(shí)：

后角雷達(dá)：負(fù)責(zé)識(shí)別車尾左右空間，判斷是否偏離泊車線。

后中雷達(dá)：實(shí)時(shí)測(cè)量尾部至墻體或障礙物的最小距離，控制是否剎車。

側(cè)邊雷達(dá)：動(dòng)態(tài)判斷是否臨近隔壁車輛，防止側(cè)擦。

數(shù)據(jù)融合：所有數(shù)據(jù)經(jīng)主控融合后，生成泊車曲線控制命令，并控制方向盤自動(dòng)回正。

4. 下一代超聲波雷達(dá)：技術(shù)瓶頸與突破

當(dāng)前超聲波雷達(dá)可實(shí)現(xiàn)30~250cm高精度探測(cè)，但為了滿足L2+及以上智能輔助駕駛對(duì)安全性和自適應(yīng)性的要求，未來(lái)研發(fā)重點(diǎn)之一是探頭包絡(luò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)。

挑戰(zhàn)：

串?dāng)_干擾、軟材質(zhì)反射衰減及復(fù)雜障礙識(shí)別等問(wèn)題。

提升探測(cè)范圍和精度，壓縮近場(chǎng)盲區(qū)。

解決方案：

納芯微提供的NSUC1800超聲雷達(dá)探頭芯片（Slave），基于全國(guó)產(chǎn)供應(yīng)鏈，兼容標(biāo)準(zhǔn)DSI3協(xié)議，支持靈活編碼與抗干擾機(jī)制。

近場(chǎng)盲區(qū)壓縮至10cm，遠(yuǎn)距可達(dá)6–7m，并已通過(guò)ISO26262 ASIL B與AEC-Q100車規(guī)認(rèn)證。

如需NSUC1800 產(chǎn)品規(guī)格書、樣片測(cè)試、采購(gòu)、BOM配單等需求，請(qǐng)加客服微信：13310830171。

結(jié)論與建議

超聲波雷達(dá)憑借其高性價(jià)比、低功耗和緊湊結(jié)構(gòu)，已成為智能泊車的核心感知模塊。它不僅從單一測(cè)距傳感器演變?yōu)檎嚫兄W(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，還正邁向“預(yù)測(cè)性感知”，通過(guò)算法與軟硬件協(xié)同提升近場(chǎng)智能判斷力。

基于雙芯架構(gòu)和OTA可擴(kuò)展設(shè)計(jì)的AK2平臺(tái)，不僅滿足主流APA需求，也具備面向高階代客泊車（AVP）和自主移動(dòng)系統(tǒng)的演進(jìn)空間。隨著E/E架構(gòu)走向集中域控發(fā)展，超聲波雷達(dá)將成為本地環(huán)境建圖與低速控制的重要來(lái)源，其持續(xù)演進(jìn)將直接決定未來(lái)泊車系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性與用戶體驗(yàn)。對(duì)于工程師和技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，深入了解這些技術(shù)細(xì)節(jié)，有助于更好地設(shè)計(jì)和優(yōu)化智能泊車系統(tǒng)。