自動(dòng)泊車領(lǐng)域傳感器——超聲波雷達(dá)

超聲波雷達(dá)是一款極其常見的傳感器。如果覺得超聲波雷達(dá)有些陌生，那么它還有一個(gè)更通俗的名字——倒車?yán)走_(dá)。

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定義

超聲波雷達(dá)是一款極其常見的傳感器。如果覺得超聲波雷達(dá)有些陌生，那么它還有一個(gè)更通俗的名字——倒車?yán)走_(dá)。它是汽車駐車或者倒車時(shí)的安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀的顯示器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(dòng)車輛時(shí)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。

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工作原理

超聲波雷達(dá)的工作原理是通過超聲波發(fā)射裝置向外發(fā)出超聲波，到通過接收器接收到發(fā)送過來超聲波時(shí)的時(shí)間差來測算距離。目前，常用探頭的工作頻率有 40kHz, 48kHz 和 58kHz 三種。一般來說，頻率越高，靈敏度越高，但水平與垂直方向的探測角度就越小，故一般采用 40kHz 的探頭。超聲波雷達(dá)防水、防塵，即使有少量的泥沙遮擋也不影響。探測范圍在 0.1-3 米之間，而且精度較高，因此非常適合應(yīng)用于泊車。

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類型

常見的超聲波雷達(dá)有兩種。第一種是安裝在汽車前后保險(xiǎn)杠上的，也就是用于測量汽車前后障礙物的倒車?yán)走_(dá)，這種雷達(dá)業(yè)內(nèi)稱為UPA；第二種是安裝在汽車側(cè)面的，用于測量側(cè)方障礙物距離的超聲波雷達(dá)，業(yè)內(nèi)稱為APA。UPA和APA的探測范圍和探測區(qū)域都太相同，如下圖所示。圖中的汽車配備了前后向共8個(gè)UPA，左右側(cè)共4個(gè)APA。

UPA超聲波雷達(dá)的探測距離一般在15~250cm之間，主要用于測量汽車前后方的障礙物。如圖所示，為單個(gè)UPA的探測范圍示意圖。

APA超聲波雷達(dá)的探測距離一般在30~500cm之間。APA的探測范圍更遠(yuǎn)，因此相比于UPA成本更高，功率也更大。如圖為單個(gè)APA的探測范圍示意圖。APA的探測距離優(yōu)勢讓它不僅能夠檢測左右側(cè)的障礙物，而且還能根據(jù)超聲波雷達(dá)返回的數(shù)據(jù)判斷停車庫位是否存在。

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發(fā)展趨勢

目前大部分車型搭載的超聲波雷達(dá)都為倒車?yán)走_(dá)UPA，而隨著近年來自動(dòng)駕駛概念的興起，基于超聲波的自動(dòng)泊車功能，逐漸進(jìn)入大眾視野，APA的市場會逐漸打開。

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優(yōu)勢與劣勢

1、優(yōu)勢：超聲波的能量消耗較緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離比較遠(yuǎn)，穿透性強(qiáng)，測距的方法簡單，成本低。

2、劣勢：超聲波雷達(dá)在速度很高情況下測量距離有一定的局限性，這是因?yàn)槌暡ǖ膫鬏斔俣群苋菀资芴鞖馇闆r的影響，在不同的天氣情況下，超聲波的傳輸速度不同，而且傳播速度較慢，當(dāng)汽車高速行駛時(shí)，使用超聲波測距無法跟上汽車的車距實(shí)時(shí)變化，誤差較大。另一方面，超聲波散射角大，方向性較差，在測量較遠(yuǎn)距離的目標(biāo)時(shí)，其回波信號會比較弱，影響測量精度。但是，在短距離測量中，超聲波測距傳感器具有非常大的優(yōu)勢。

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應(yīng)用

目前來看，寶馬最新的i系列和7系列已經(jīng)支持使用車鑰匙遙控汽車自動(dòng)泊車，在操作過程中用戶只需要發(fā)出前進(jìn)或后退兩個(gè)指示，汽車就會持續(xù)使用超聲波傳感器檢測車位和障礙物，自動(dòng)操作方向盤和制動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車。大眾第三代超聲波半自動(dòng)泊車系統(tǒng)，泊車輔助系統(tǒng)通常使用6-12個(gè)超聲波雷達(dá)，車后部的4個(gè)短句超聲波雷達(dá)負(fù)責(zé)探測倒車時(shí)與障礙物之間的距離，一側(cè)的長距超聲波雷達(dá)負(fù)責(zé)探測停車位空間。

通常一套汽車倒車?yán)走_(dá)需要安裝4個(gè)超聲波傳感器，而自動(dòng)泊車系統(tǒng)是在倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上再增加4個(gè)超聲波駐車輔助（Ultrasonic Parking Assistant）超聲波傳感器和4個(gè)自動(dòng)泊車輔助（Automatic Parking Assistant）超聲波傳感器。根據(jù)易車網(wǎng)和中信建投證券研究發(fā)展部的數(shù)據(jù)，目前配備倒車?yán)走_(dá)的車款有6508款，占總數(shù)8239款的78.99%，滲透率較高，市場規(guī)模約為33億元人民幣。

超聲波雷達(dá)模組的主要生產(chǎn)商有博世、法雷奧、***同致電子、深圳航盛電子、深圳豪恩等。雷達(dá)中的超聲波傳感器的市場份額主要由博世（BOSCH）、日本村田（Murata）、日本尼賽拉（Nicera）等占據(jù)。奧迪威（新三板上市）是國內(nèi)領(lǐng)先的超聲波傳感器生產(chǎn)商，2016 年奧迪威車載超聲波傳感器的銷量為 2627 萬個(gè)，全球車載超聲波傳感器的市場容量約為 27400萬個(gè)，奧迪威的車載超聲波傳感器占全球乘用車市場份額的9%。奧迪威的第一大客戶是***同致電子。***同致電子成立于1979年，2009年上市，主要產(chǎn)品有倒車?yán)走_(dá)、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)、防盜器等。其中核心產(chǎn)品為倒車?yán)走_(dá)，市場份額位居亞洲第一。

傳統(tǒng)的超聲波雷達(dá)多用于倒車?yán)走_(dá)應(yīng)用，這部分市場基本被博世、法雷奧占據(jù)，國內(nèi)廠商很多，但能進(jìn)前裝市場的寥寥無幾。超聲波雷達(dá)在技術(shù)原理上本身沒有太大的難度，國內(nèi)外廠商之間的差距，主要在于傳感器實(shí)現(xiàn)上的穩(wěn)定性和可靠性。在這方面，國產(chǎn)廠商還有更長的路要走，積累經(jīng)驗(yàn)。

一種是傳統(tǒng)的僅對障礙物距離做預(yù)判的普通的倒車?yán)走_(dá)產(chǎn)品市場。這類產(chǎn)品市場的特征是技術(shù)門檻較低，產(chǎn)品附加值不高。其主要利潤來自于大規(guī)模的量產(chǎn)數(shù)量和有效降低硬件及生產(chǎn)成本。在這類普通超聲波傳感器的市場上，有能力自主制作傳感器的核心部件的供應(yīng)商，對產(chǎn)品成本的競爭力會遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于核心部件外購的供應(yīng)商。而目前國內(nèi)具備該能力的廠商都是博世，法里奧等國際知名傳統(tǒng)汽車零部件供應(yīng)商。

另一種是支持緊急制動(dòng)，錯(cuò)誤加速，360防撞等高級功能的產(chǎn)品市場，只有這類超聲波傳感器產(chǎn)品才具備與視覺系統(tǒng)融合的基礎(chǔ)條件。也是具備最終達(dá)到L2級別的全自動(dòng)和智能泊車的一個(gè)產(chǎn)品。在這類市場上的玩家目前也是只有2家國際知名廠商具備該能力。由于汽車行業(yè)開發(fā)周期長的特殊性，基于已經(jīng)或近期量產(chǎn)的車型，普通超聲波雷達(dá)的市場隨著乘用車產(chǎn)量的逐年增加，在未來的幾年內(nèi)市場占有率依然會維持緩慢增長。

但由于普通雷達(dá)產(chǎn)品的單價(jià)較低，且隨著對自動(dòng)及智能泊車的市場需求，和新車型的更新?lián)Q代，具備高級功能的超聲波雷達(dá)，會有一個(gè)爆炸性的市場需求增長，預(yù)計(jì)到2022年高端產(chǎn)品的市場滲透率為55%，市場規(guī)模大約為200億元。

相關(guān)企業(yè)

1、博世公司

博世公司有超聲波雷達(dá)、倒車?yán)走_(dá)、半自動(dòng)泊車、全自動(dòng)泊車，超聲波雷達(dá)增加整個(gè)探測范圍，提高刷新時(shí)間，每一個(gè)超聲波雷達(dá)有一個(gè)代碼，避免超聲波雷達(dá)有噪音，可以更加精準(zhǔn)。第六代超聲波雷達(dá)可以很好的識別第五代產(chǎn)品無法識別的低矮物體。博世車用超聲波傳感器的檢測范圍為20~450厘米。

2、法雷奧

法雷奧的超聲波雷達(dá)已經(jīng)有十年的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，短距超聲波雷達(dá)覆蓋范圍為（2-4m）。其最新一代的自動(dòng)泊車系統(tǒng)Park4U，就是基于超聲波雷達(dá)，有平行與轉(zhuǎn)角的兩種泊車模式。車身前后只需留出40厘米的空間，該系統(tǒng)就能夠自動(dòng)完成泊車過程。其客戶有路虎、起亞、大眾途安等眾多OEM廠商。

3、同致電子

同致電子主要生產(chǎn)有汽車倒車?yán)走_(dá)、遙控中控、后視攝像頭、智能車內(nèi)后視鏡等產(chǎn)品，是國內(nèi)各大汽車廠（如上海通用、上海大眾、東風(fēng)日產(chǎn)、上海汽車、神龍汽車、奇瑞汽車、吉利汽車、福特汽車等）的供應(yīng)商，也是目前亞洲倒車?yán)走_(dá)OEM市場第一供應(yīng)商。

4、廣州奧迪威

廣州奧迪威是一家成立19年的公司，UPA超聲波傳感器為奧迪威主營產(chǎn)品之一，2017年奧迪威銷售超聲波傳感器近3000萬支，中國汽車市場占有率達(dá)到近三成，全球汽車倒車?yán)走_(dá)傳感器市場占有率約9.59%。