超声波雷达优缺点 超声波雷达的原理与应用

超声波雷达是一款极其常见的传感器。如果觉得超声波雷达有些陌生，那么它还有一个更通俗的名字——倒车雷达。

01、定义

超声波雷达是一款极其常见的传感器。如果觉得超声波雷达有些陌生，那么它还有一个更通俗的名字——倒车雷达。它是汽车驻车或者倒车时的安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示器告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员驻车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷。

02、工作原理

超声波雷达的工作原理是通过超声波发射装置向外发出超声波，到通过接收器接收到发送过来超声波时的时间差来测算距离。目前，常用探头的工作频率有 40kHz, 48kHz 和 58kHz 三种。一般来说，频率越高，灵敏度越高，但水平与垂直方向的探测角度就越小，故一般采用 40kHz 的探头。超声波雷达防水、防尘，即使有少量的泥沙遮挡也不影响。探测范围在 0.1-3 米之间，而且精度较高，因此非常适合应用于泊车。

03、类型

常见的超声波雷达有两种。第一种是安装在汽车前后保险杠上的，也就是用于测量汽车前后障碍物的倒车雷达，这种雷达业内称为UPA；第二种是安装在汽车侧面的，用于测量侧方障碍物距离的超声波雷达，业内称为APA。UPA和APA的探测范围和探测区域都太相同，如下图所示。图中的汽车配备了前后向共8个UPA，左右侧共4个APA。

UPA超声波雷达的探测距离一般在15~250cm之间，主要用于测量汽车前后方的障碍物。如图所示，为单个UPA的探测范围示意图。

APA超声波雷达的探测距离一般在30~500cm之间。APA的探测范围更远，因此相比于UPA成本更高，功率也更大。如图为单个APA的探测范围示意图。APA的探测距离优势让它不仅能够检测左右侧的障碍物，而且还能根据超声波雷达返回的数据判断停车库位是否存在。

04、发展趋势

目前大部分车型搭载的超声波雷达都为倒车雷达UPA，而随着近年来自动驾驶概念的兴起，基于超声波的自动泊车功能，逐渐进入大众视野，APA的市场会逐渐打开。

05、优势与劣势

1、优势：超声波的能量消耗较缓慢，在介质中传播的距离比较远，穿透性强，测距的方法简单，成本低。

2、劣势：超声波雷达在速度很高情况下测量距离有一定的局限性，这是因为超声波的传输速度很容易受天气情况的影响，在不同的天气情况下，超声波的传输速度不同，而且传播速度较慢，当汽车高速行驶时，使用超声波测距无法跟上汽车的车距实时变化，误差较大。另一方面，超声波散射角大，方向性较差，在测量较远距离的目标时，其回波信号会比较弱，影响测量精度。但是，在短距离测量中，超声波测距传感器具有非常大的优势。

06、应用

目前来看，宝马最新的i系列和7系列已经支持使用车钥匙遥控汽车自动泊车，在操作过程中用户只需要发出前进或后退两个指示，汽车就会持续使用超声波传感器检测车位和障碍物，自动操作方向盘和制动器，实现自动泊车。大众第三代超声波半自动泊车系统，泊车辅助系统通常使用6-12个超声波雷达，车后部的4个短句超声波雷达负责探测倒车时与障碍物之间的距离，一侧的长距超声波雷达负责探测停车位空间。

通常一套汽车倒车雷达需要安装4个超声波传感器，而自动泊车系统是在倒车雷达系统的基础上再增加4个超声波驻车辅助（Ultrasonic Parking Assistant）超声波传感器和4个自动泊车辅助（Automatic Parking Assistant）超声波传感器。根据易车网和中信建投证券研究发展部的数据，目前配备倒车雷达的车款有6508款，占总数8239款的78.99%，渗透率较高，市场规模约为33亿元人民币。

超声波雷达模组的主要生产商有博世、法雷奥、台湾同致电子、深圳航盛电子、深圳豪恩等。雷达中的超声波传感器的市场份额主要由博世（BOSCH）、日本村田（Murata）、日本尼赛拉（Nicera）等占据。奥迪威（新三板上市）是国内领先的超声波传感器生产商，2016 年奥迪威车载超声波传感器的销量为 2627 万个，全球车载超声波传感器的市场容量约为 27400万个，奥迪威的车载超声波传感器占全球乘用车市场份额的9%。奥迪威的第一大客户是台湾同致电子。台湾同致电子成立于1979年，2009年上市，主要产品有倒车雷达、胎压监测系统、防盗器等。其中核心产品为倒车雷达，市场份额位居亚洲第一。

传统的超声波雷达多用于倒车雷达应用，这部分市场基本被博世、法雷奥占据，国内厂商很多，但能进前装市场的寥寥无几。超声波雷达在技术原理上本身没有太大的难度，国内外厂商之间的差距，主要在于传感器实现上的稳定性和可靠性。在这方面，国产厂商还有更长的路要走，积累经验。

一种是传统的仅对障碍物距离做预判的普通的倒车雷达产品市场。这类产品市场的特征是技术门槛较低，产品附加值不高。其主要利润来自于大规模的量产数量和有效降低硬件及生产成本。在这类普通超声波传感器的市场上，有能力自主制作传感器的核心部件的供应商，对产品成本的竞争力会远远大于核心部件外购的供应商。而目前国内具备该能力的厂商都是博世，法里奥等国际知名传统汽车零部件供应商。

另一种是支持紧急制动，错误加速，360防撞等高级功能的产品市场，只有这类超声波传感器产品才具备与视觉系统融合的基础条件。也是具备最终达到L2级别的全自动和智能泊车的一个产品。在这类市场上的玩家目前也是只有2家国际知名厂商具备该能力。由于汽车行业开发周期长的特殊性，基于已经或近期量产的车型，普通超声波雷达的市场随着乘用车产量的逐年增加，在未来的几年内市场占有率依然会维持缓慢增长。

但由于普通雷达产品的单价较低，且随着对自动及智能泊车的市场需求，和新车型的更新换代，具备高级功能的超声波雷达，会有一个爆炸性的市场需求增长，预计到2022年高端产品的市场渗透率为55%，市场规模大约为200亿元。

相关企业

1、博世公司

博世公司有超声波雷达、倒车雷达、半自动泊车、全自动泊车，超声波雷达增加整个探测范围，提高刷新时间，每一个超声波雷达有一个代码，避免超声波雷达有噪音，可以更加精准。第六代超声波雷达可以很好的识别第五代产品无法识别的低矮物体。博世车用超声波传感器的检测范围为20~450厘米。

2、法雷奥

法雷奥的超声波雷达已经有十年的量产经验，短距超声波雷达覆盖范围为（2-4m）。其最新一代的自动泊车系统Park4U，就是基于超声波雷达，有平行与转角的两种泊车模式。车身前后只需留出40厘米的空间，该系统就能够自动完成泊车过程。其客户有路虎、起亚、大众途安等众多OEM厂商。

3、同致电子

同致电子主要生产有汽车倒车雷达、遥控中控、后视摄像头、智能车内后视镜等产品，是国内各大汽车厂（如上海通用、上海大众、东风日产、上海汽车、神龙汽车、奇瑞汽车、吉利汽车、福特汽车等）的供应商，也是目前亚洲倒车雷达OEM市场第一供应商。

4、广州奥迪威

广州奥迪威是一家成立19年的公司，UPA超声波传感器为奥迪威主营产品之一，2017年奥迪威销售超声波传感器近3000万支，中国汽车市场占有率达到近三成，全球汽车倒车雷达传感器市场占有率约9.59%。

来源：龙雏基金

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