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
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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;
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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。
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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
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完整的can协议栈功能;
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图6 探头部分配置列表
图7 实时测量波形显示
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下图为ak2实测效果：
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