国内汽车倒车雷达技术和产业发展状况浅析

国内汽车倒车雷达技术和产业发展状况浅析万琦（中国电子科技集团公司第五十二研究所杭州310012）1技术概述倒车雷达，即汽车泊车安全辅助装置，也称倒车防撞雷达。它能以声音或更为直观的显示告知驾驶员车辆周围是否有障碍物，解除了驾驶员泊车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶者扫除视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。1.1系统组成和工作原理倒车雷达通常由智能控制器、摄像头、超声波传感器(俗称探头)、显示设备、语音设备等部分组成。倒车雷达利用超声波测距原理工作。在倒车时,倒车雷达会自动启动，并在智能控制器的控制下，由装置于车尾保险杠上的探头发送超声波信号，当遇到障碍物时，产生回波信号，探头接收到回波信号后经控制器进行数据处理并计算出车体与障碍物之间的实际距离，然后通过显示或语音设备提示给驾驶员，使其停车或倒车更容易、更安全。倒车雷达的提示方式可分为液晶、语言和声音三种；倒车雷达从连接方式上，还可分为有线和无线两类。无线倒车雷达与有线倒车雷达拥有同样功能。目前与有线倒车雷达相比，无线倒车雷达的主机和显示器采用无线传播技术连接，避免了对车内饰进行拆卸。不过由于无线倒车雷达可能面临手机信号、电台收音等无线电干扰影响其功能，使得无线倒车雷达还没有大面积普及,有线倒车雷达仍是主流。1.2产品功能产品功能是指倒车雷达的报警方式，目前主要有如下几种：(1)人声报警：指通过语音的方式将障碍物距离播报出来。特点是清晰准确，不影响视觉观察、缺点是有时延，会有一定的误差。尤其是在车与障碍物之间的距离变化较快时，语言来不及转换，无法播报准确的数据。(2)电子声报警：指通过形象的心跳声或者嘀嘀声等来标识距离，特点是不影响视觉观察，时延小，缺点是不准确。(3)数字显示：指在显示设备上动态显示与障碍物之间的距离数值。优点是直观准确。缺点是需要眼睛经常看，影响视觉观察。(4)图像显示：指具有摄像头的倒车雷达将车后的障碍物图像直接显示到视频设备上。优点是误差小，直观准确。缺点是需要眼睛经常看，影响视觉观察，而且在不同的天气和气候下会有一些影响。现在新型的倒车雷达还可以提供电视收看等功能。1.3影响倒车雷达系统性能的主要因素1.3.1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。1.3.2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。1.3.3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。1.3.4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。1.3.5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。1.3.6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。1.3.7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。1.3.8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。1.3.9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。1.3.10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。1.4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。1.5倒车雷达的选购目前市售倒车雷达品牌和种类繁多，选购时应注意以下几点：(1)功能：功能较齐全的倒车雷达应该有距离显示、声音/语音报警、区域警示和方位指示、探头自动检测等。(2)性能：性能主要从探测范围、准确性、显示稳定性和捕捉目标速度来考虑，要求是测得准、测得稳、范围宽和捕捉速度快。(3)外观工艺：作为汽车的内外装饰件，要考虑显示器和探头安装后是否美观，与车是否协调。从探头外形看，可以选择的有纽扣式和融合式两种。纽扣式的探头表面是平的，融合式探头表面是有造型变化的，追求与后保险杠的自然过渡。从尺寸上看，有超小型、中型和较大尺寸的，主要取决于车后保险杠的大小和个人偏好。从颜色上看，应选择与汽车保险杠相同或相近的颜色。显示器应根据驾驶员的倒车习惯选用前置式或后置式的，有的产品可以同时使用两个显示器。(4)质量与可靠性：倒车雷达作为汽车用品，对其质量和可靠性应有比较高的要求，尤其是探头的质量直接关系到倒车雷达所应起的作用，特别是产品的灵敏度、是否存在盲区、产品是否正常工作等。此外，质量好的产品提供的服务较好，承诺的包换期和包修期比较长。2历史沿革倒车雷达的快速发展始于20世纪末21世纪初，经过几年的时间，随着技术发展和用户需求的变化，倒车雷达在几年的时间里大致经过了六代的演变。第一代：倒车时通过喇叭提醒。“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，只要司机挂上倒档，它就会响起，提醒周围的人注意，不能算真正的倒车雷达，基本属于淘汰产品。第二代：采用蜂鸣器不同声音提示驾驶员。这是倒车雷达系统的真正开始。倒车时，如果车后1.8m～1.5m处有障碍物，蜂鸣器就会开始工作。蜂鸣声越急，表示车辆离障碍物越近。但没有语音提示，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。第三代：数码波段显示具体距离或者距离范围。这代产品比第二代进步很多，可以显示车后障碍物离车体的距离。如果是物体，在1.8m开始显示；如果是人，在0.9m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3种颜色来区别：绿色代表安全距离；黄色代表警告距离；红色代表危险距离，必须停止倒车。第三代产品把数码和波段组合在一起，比较实用，但安装在车内影响美观。第四代：液晶屏动态显示。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，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。不过LCD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2m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。魔幻镜倒车雷达可以把后视镜、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。因为其外形就是一块倒车镜，所以可以不占用车内空间，直接安装在车内后视镜的位置。而且颜色款式多样，可以按照个人需求和车内装饰选配。第六代：专为高档轿车生产。第六代产品在第五代的基础上新增了很多功能：外观上看，比第五代产品更为精致典雅；功能上看，它除了具备第五代产品的所有功能之外，还整合了高档轿车具备的影音系统，可以在显示器上观看DVD影像。3发展现状3.1越来越多的车辆出厂时配备倒车雷达起初，倒车雷达只是宝马、奔驰等高档车型的专利，但是近几年，一些新出厂的中低档车型在配置中也增加了倒车雷达。上海通用06款别克凯越系列除三厢1.6LXMT之外，其余车型都加装了倒车雷达(包括凯越1.8LSAT、凯越1.8LEAT、凯越1.6LEAT、凯越1.6LEMT，以及凯越HRV手动、自动两款车型)。一汽－大众2006年6月以后生产的捷达GIF豪华型轿车均配置了后倒车雷达。此外，还有许多厂家在新推车的中低档车型中安装了倒车雷达，如：北京现代的伊兰特、索纳塔、途胜；上海通用的别克LaCROSSE君越；东南汽车的三菱戈蓝、三菱蓝瑟；上海大众的帕萨特增值版POLO劲情；广州本田的雅阁、奥德赛、两厢飞度；神龙汽车的东风雪铁龙C6、新萨拉·毕加索、爱丽舍、赛纳；江淮汽车的瑞风·祥和；奇瑞汽车的A51.6；千里马汽车的RIO千里马；长安福特汽车的蒙迪欧、两厢福克斯等等。3.2后装倒车雷达消费主力为中低档车型尽管新出厂的中高档甚至部分低价位的经济型轿车大都开始配置倒车雷达，但是，仍有许多中低档车型出厂时没有配置倒车雷达，而且现行中低档车型加装倒车雷达的市场需求也越来越大，于是自行安装倒车雷达就成了一项新兴的车辆装饰项目。目前，在一些经营汽车配件或装饰美容的商家内，甚至汽车经销商处都可安装倒车雷达。3.3品牌众多目前后装市场上倒车雷达品牌多达几十种，基本上国产品牌占90%，而进口产品较少，以采用2～4探头的产品居多，价格在200～500元之间。探头越多，价格越贵。国内生产倒车雷达的企业很多，以广东省居多。主要品牌有铁将军、奇科、固地、伊莱、全安、CISBO视博、佐敦、PLC、泊车宝、宝仕、车侣、赢时通、飞达、豪迪、视安、永泰和等。4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，