汽車倒車雷達設計

吳敏

摘要：倒車雷達是汽車駐車或者倒車時的安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況，解除了駕駛員駐車、倒車和起動車輛時前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除了視野死角和視線模糊的缺陷。

關鍵詞：汽車;倒車雷達;設計

一、倒車雷達相關技術

1）??? 抗同頻干擾技術

在倒車雷達中，探頭發射一定頻率的超聲波，接收的主要還是這個頻率的信號。但在實際使用環境中會存在同頻或倍頻的信號，這樣如果處理不當，就會誤判，影響系統的正常工作，降低系統的可靠性。對此，可以采用獨特的軟件濾波方法，去除干擾信號，大幅度降低誤判。在硬件設計上，可以將發射和接收信號電路設計在探頭內部，使抗干擾性能得到根本性的突破。

2）??? 不探測地面技術

超聲波發射器、接收器是壓電陶瓷片材料，由于本身特性，發射時在水平方向上和垂直方向有一定角度（見圖1），這樣如果探頭水平安裝，行車中難免會收到地面的回波。因為路面可能凹凸不平，還有石頭、木塊等雜物，再者還與負載有關，探頭與地面距離也不一樣，增加回波的復雜性。通過與機構配合設計可使超聲波在垂直方向上有效地克服探測到地面。

3）??? 抗共振技術

倒車雷達的探頭傳感器安裝在車的保險桿上，這樣探頭傳感器就和車一樣經常在各種振動環境下工作。要使探頭傳感器能正常工作而不受顛簸影響，需要設計一種有效的吸振防料，要求其具有良好的彈性，能防止探頭與保險桿形成共振，這樣就可保證倒車時超聲波均發送、接收不受車體振動的影響。

二、超聲波發送模塊設計

超聲波發送模塊包括超聲波產生電路和超聲波發射控制電路兩個部分，超聲波探頭（又稱超聲波換能器）選用CSB40T，可采用軟件發生法和硬件發生法產生超聲波。軟件發生法利用軟件產生40kHz的超聲波信號，通過輸出引腳輸入至驅動器，經驅動器驅動后推動探頭產生超聲波。這種方法的特點是充分利用軟件，靈活性好，但需要設計一個驅動電流在100mA以上的驅動電路。硬件發生法是利用超聲波專用發生電路或通用發生電路產生超聲波信號，并直接驅動換能器產生超聲波。這種方法的優點是無須驅動電路，但缺乏靈活性。

40kHz的超聲波是利用555時基電路振蕩產生的。其為保證555時基電路具有足夠的驅動能力，宜采用+12V電源。CNT為超聲波發射控制信號，由單片機進行控制。

三、超聲波接收模塊設計

超聲波接收模塊包括超聲波接收探頭、信號放大電路和波形變換電路3 部分。超聲波接收探頭必須采用與發射探頭對應的型號，關鍵是頻率要一致。由于經探頭變換后的正弦波電信號非常弱，因此必須經放大電路放大。正弦波信號不能直接被單片機接收，因此必須進行波形變換。按照上面所討論的原理，單片機需要的只是第一個回波的時刻。接收電路的設計既可采用專用接收電路，又可采用通用接收電路。

超聲波在空氣中傳播時，其能量的衰減與距離成正比，即距離越近信號越強，距離越遠信號越弱，通常在1mV～lV。當然，不同接收探頭的輸出信號強度存在差異。由于輸入信號的范圍較大，對放大電路的增益提出了兩個要求：一是放大增益要大，以適應小信號時的需要;二是放大增益要能變化，以適應信號變化范圍大的需要。

四、語音電路設計

語音報警是指當倒車雷達探測到的距離小于所設定的安全值時，發出聲音提醒駕駛員。

M3720是單聲一閃燈報警音效集成電路，芯片內存儲一種報警音效，可直接驅動蜂鳴器發聲或經外接功放三極管推動揚聲器放音，同時還能驅動一只LED閃爍。該芯片各引腳功能為：5腳VDD、1腳VSS分別為電源輸入端與負端，VDD電壓為3～3.5V;8腳X和7 腳Y分別為芯片外接振蕩電阻器端;6腳TG為觸發控制端，低電平觸發有效;3腳BZ和2 腳BB分別為報警音效輸出端，可直接外接壓電陶瓷蜂鳴器，如果驅動揚聲器則由3 腳BZ端引出;4腳L為閃燈輸出端，可直接驅動LED發光。

五、技術標準

在進行倒車雷達設計時，需滿足以下技術標準：

1）電源技術標準

采用12V供電的產品，其工作電壓范圍為9.6～16V，消耗功率不超過1W。

2）??? 系統自檢功能技術標準

對于自檢功能，當掛人倒車擋后，倒車雷達進行自檢。當系統自檢正常時，蜂鳴器響1 聲，=200ms;當系統自檢不正常時，蜂鳴器長鳴2s，然后報警故障探頭。其工作波形如圖2 所示。

注意：如果有多個探頭故障，則連續報警每個探頭，但循環次數改為3 次。最大探測距離為140cm。

3）??? 探測報警區技術標準第一報警區：81～140cm第二報警區：36～80cm第三報警區：35cm以下各報警區的報警方式見表1

4）??? 測試條件技術標準

（1）正常測試條件。溫度：15～35℃

相對濕度：25%-75%大氣壓力：86～106kPa

試驗電壓：（12±0.1）V（12V供電）

探頭離地面高度：依實車安裝高度

（2）極端測試條件。

溫度：-30～85℃

相對濕度：測試箱內不出現過分凝結水

試驗電壓：（12±0.1）V（12V供電）

探頭表面：低溫時探頭表面冰塊或冷凝水應清理

探頭離地面高度：依實車安裝高度