智能网联汽车感知系统装调与故障诊断-教案 项目三 认识与应用超声波雷达

、一体化教学设计授课教师：授课班级：学时数：授课日期：一体化教学场所：教学目标能力目标知识目标素质目标1.掌握超声波雷达的系统组成及其工作原理；2.能掌握超声波雷达主要的技术参数和性能指标。1.通过课程讲解了解超声波雷达的基本概念；2.通过课程讲解了解超声波雷达存在的优缺点；3.通过课程讲解了解超声波雷达的类型及其在自动驾驶中的应用。1.专心听课认真记录笔记；2.积极参与讨论；3.个人积极回答问题；4.养成良好的课后复习习惯；5.课后翻阅相关资料加深对课程的了解。教学重点1.超声波雷达系统的组成；2.超声波雷达的类型；3.超声波雷达的工作原理；4.超声波雷达的应用；5.超声波雷达的优缺点；6.握超声波雷达主要的技术参数和性能指标。教学准备1.认识超声波雷达课件；2.认识超声波雷达学生手册；3.认识超声波雷达学生工作页。教学活动1.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们知道超声波雷达的概念；2.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们知道超声波雷达系统的组成；3.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们知道超声波雷达的工作原理；4.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们知道超声波雷达的类型；5.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们知道超声波雷达的应用；6.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们知道超声波雷达的优缺点；7.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们知道超声波雷达的主要的技术参数和性能指标；7.通过完成工作页方式，让学生们加深对视觉传感器的了解。课后作业教学体会一体化教学实施教学流程教学内容教学方法教学手段学生活动时间分配（min）教学引入提问：大家都知道有自动驾驶哪些领域会应用超声波雷达吗？课前提问多媒体课件分组讨论2教学告知1.了解超声波雷达的基本概念；2.了解超声波雷达存在的优缺点；3.了解超声波雷达的类型及其在自动驾驶中的应用；4.掌握超声波雷达的系统组成及其工作原理；5.能掌握超声波雷达主要的技术参数和性能指标。讲授多媒体课件示范教学课前预习3教学准备认识超声波雷达课件。讲授多媒体课件讲解课前预习5教学实施1.了解超声波雷达的基本概念；2.了解超声波雷达存在的优缺点；3.了解超声波雷达的类型及其在自动驾驶中的应用；4.掌握超声波雷达的系统组成及其工作原理；5.能掌握超声波雷达主要的技术参数和性能指标。讲授多媒体课件讲解课前预习分组讨论75教学总结超声波雷达系统的组成、类型、工作原理、应用、优缺点、主要的技术参数和性能指标。提问启发引导多媒体课件讲解回答问题2.完成个别理论工作页。5任务考核及答案3.1判断题3.1.1超声波原理是超声波雷达利用超声波发生器产生超声波,然后接收探头接收障碍物反射的超声波,并根据超声波反射接收的时差计算出与障碍物的距离。（√）3.1.2超声波的传输速度受气候影响小，具有全天候特性。（×）3.1.3超声波雷达在速度很高情况下测量距离有一定的优势，误差较小。（×）3.1.4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。（√）3.1.5一般来说，超声波频率跟灵敏度成反比。（×）3.1.6UPA超声波雷达的探测距离一般在15~250cm之间。（√）3.1.7APA超声波雷达主要用于测量汽车前后方的障碍物。（×）3.1.8超声波雷达的技术方案，一般有模拟式、四线式数位、二线式数位、三线式主动数位。（√）3.2不定项选择题3.2.1超声波雷达系统一般由（ABC）组成。A.超声波雷达B.控制器C.显示部分D.图像处理器3.2.2常用超声波探头的工作频率有（ABC）。A.40kHzB.48kHzC.58kHzD.77kHz3.2.3轿车的超声波倒车雷达传感器一般安装在（A）。A.保险杠外皮上B.保险杠骨架上驾驶室或尾箱内C.挡风玻璃上D.汽车顶棚3.2.4超声波雷达主要用于（A）目标物的探测。A.短距离B.中距离C.长距离D.以上均不对3.2.5超声波雷达的测量精度-般为（A）。A.1-3cmB.1-10mmC.0.1mD.1m3.3问答题3.3.1简述超声波雷达的优缺点。答：优点：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，距离=传播速度*传播时间/2。成本低。缺点：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。在车速很高的情况下有局限性，因为超声传播速度受天气情况影像，不同天气，不同传播速度，且传播速度的慢。15度左右为340米/秒，温度越高速度越快。3.3.2简述汽车上常用的超声波类型及其特点。答：汽车上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。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。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。1、一体化教学设计授课教师：授课班级：学时数：授课日期：一体化教学场所：教学目标能力目标知识目标素质目标1.能独立完成超声波雷达的安装；2.能独立完成超声波雷达的调试；3.能独立完成超声波雷达的拆卸。1.通过课程讲解知道超声波雷达拆装与调试使用的工具设备；2.通过课程讲解了解超声波雷达规格参数；3.通过课程讲解了解超声波雷达控制器接口定义；4.通过课程讲解了解超声波雷达的安装步骤及方法；5.通过课程讲解了解超声波雷达的调试步骤及方法；6.通过课程讲解掌握超声波雷达的拆卸步骤及方法。1.专心听课认真记录笔记；2.积极参与讨论；3.个人积极回答问题；4.养成良好的课后复习习惯；5.课后翻阅相关资料加深对课程的了解。教学重点1.超声波处理盒的接口定义；2.超声波雷达的安装；3.超声波雷达的调试；4.超声波雷达的拆卸。教学准备1.拆装与调试超声波雷达课件；2.拆装与调试超声波雷达学生手册；3.拆装与调试超声波雷达学生工作页。教学活动1.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们了解超声波雷达处理盒接口定义；2.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们了解超声波雷达的安装步骤；3.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们了解超声波雷达的调试步骤；4.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们了解超声波雷达的拆卸步骤；5.通过完成工作页方式，让学生们加深了解超声波雷达的拆装与调试。课后作业教学体会一体化教学实施教学流程教学内容教学方法教学手段学生活动时间分配（min）教学引入提问：大家知道如何对超声波雷达进行拆装与调试吗？课前提问多媒体课件分组讨论2教学告知1.了解超声波雷达拆装与调试使用的工具设备；2.了解超声波雷达规格参数；3.了解超声波雷达控制器接口定义；4.掌握超声波雷达的安装步骤及方法；5.掌握超声波雷达的调试步骤及方法；6.掌握超声波雷达的拆卸步骤及方法。讲授多媒体课件示范教学课前预习3教学准备拆装与调试超声波雷达课件。讲授多媒体课件讲解课前预习5教学实施1.了解超声波雷达拆装与调试使用的工具设备；2.了解超声波雷达规格参数；3.了解超声波雷达控制器接口定义；4.掌握超声波雷达的安装步骤及方法；5.掌握超声波雷达的调试步骤及方法；6.掌握超声波雷达的拆卸步骤及方法。讲授多媒体课件讲解课前预习分组讨论75教学总结超声波雷达的安装、调试、拆装步骤及方法。提问启发引导多媒体课件讲解回答问题2.完成个别理论工作页5任务考核及答案3.1设备准备和接口定义认识的活动实施工单3.1.1写出下列设备的名称图片名称智能网联汽车传感与感知实训系统应用实训台应用实训台电源线应用实训台内故障控制板超声波雷达十二通道超声波处理盒超声波雷达线束电源信号线3.1.2在下表中写出十二通道超声波处理盒接口名称十二通道超声波处理盒示意图序号名称①1号超声波传感器负极或电源地②1号超声波传感器正极③12V电源+12V输入④源负极和RS232及485地（RS232及485通信时必须接该脚）⑤PCW(RS232通讯接TXD,RS232电平)或者485A⑥PCR(RS232通讯接口RXD,RS232电平)或者485B3.2安装前检查活动实施工单3.2.1螺栓/工具的检查（根据实际使用的螺栓/工具作答）根据实际情况在“□”位置上打“√”工具是否齐全是R否£工具使用功能是否正常是R否£3.2.2超声波雷达、十二通道超声波处理盒及连接线的检查超声波雷达、十二通道超声波处理盒及连接线根据实际情况在“□”位置上打“√”超声波雷达外观检查表面有无凹痕、划痕、裂缝有£无R表面有无变形、毛刺有£无R表面层有无龟裂、脱落有£无R金属件有无锈蚀有£无R接线端子针脚有无损坏、变形有£无R接线端子针脚有无生锈有£无R十二通道超声波处理盒外观检查表面有无凹痕、划痕、裂缝有£无R表面有无变形、毛刺有£无R表面层有无龟裂、脱落有£无R金属件有无锈蚀有£无R端口有无损坏、变形有£无R端口有无生锈有£无R接线端子针脚有无损坏、变形有£无R接线端子针脚有无生锈有£无R连接线检查连接线是否齐全是R否£表面有无破损有£无R表面有无变形有£无R表面有无裂痕有£无R针脚有无损坏有£无R针脚有无生锈有£无R3.3超声波雷达安装的活动实施工单超声波雷达安装根据实际情况在“□”位置上打“√”根据实际情况在“——”上填上正确答案连接超声波雷达线束应用实训台是否处于断电状态是R否£将八组超声波雷达和超声波雷达线束插接好。安装超声波处理盒使用尼龙扎带将十二通道超声波处理盒固定于应用实训台内的相应位置。安装超声波雷达分别将8个超声波雷达安装在应用实训台架对应的八个安装孔位上，注意“u↑p“标识朝台架顶部方向安装3.4线路连接活动实施工单线路连接根据实际情况在“——”上填上正确答案接线端子连接分别将8个超声波雷达线束和电源信号线插接在十二通道超声波处理盒上，注意对应超声波雷达的安装顺序。接线端子连接电源信号线（红、蓝、绿、黄）分别接在故障控制板的接口位置。接线颜色定义红色12V电源+12V输入蓝色源负极和RS232及485地绿色PCW黄色PCR应用实训台电源线连接接上应用实训台电源线。3.5超声波雷达的调试活动实施工单超声波雷达的调试根据实际情况在“□”位置上打“√”或根据实际情况在“——”上填上正确答案检查电源线检查以太网连接状态打开测试软件配置串口参数选择超声波模块对应的COM口打开EISA-SS电源开关电源线是否连接正确是R否£打开电脑。检查网线是否连接正确（以太网是否处于连接状态）是R否£应用实训台电脑的以太网IP是否设置为192.168.1.102是R否£EISA-SS电脑的子网掩码是否设置为255.255.255.0是R否£在电脑桌面双击打开“Ultrasonicradar-232.exe“上位机配置串口参数（上位机和超声波雷达通信串口参数）选择对应COM口（在“我的电脑右键--》“管理”--》“设备管理”--》“端口”查看超声波雷达对应COM口）选择超声波模块对应的COM口。单击开始，开始进行测试，界面右方是否出现实时显示每个超声波雷达的信息是R否£程序左边会显示超声波的状态，绿色状态为正常，红色状态为异常，表示对应的超声波雷达可能出现短路、断路等原因。当出现异常时，用户应检查相应的超声波雷达，同时会显示离障碍物的距离，单位为CM。程序右边显示车辆图及相应的超声波雷达检测到的距离及对应的状态，单位为CM。状态对应如下：离障碍物距离状态/颜色显示提示声音警报类型＜30CM红色危险提示急促声音警报30CM~40CM橙色慢行提示较急促声音警报40CM~50CM黄色警戒提示不急促声音警报＞50CM绿色提示安全不发声没有检测到障碍物绿色提示安全不发声结论：超声波雷达是否正常工作。是R否£3.6超声波雷达的拆卸根据实际情况在“□”位置上打“√”是否关闭测试软件是R否£是否关闭应用实训台上的电脑是R否£是否关闭应用实训台电源开关是R否£是否拔出应用实训台电源线插口是R否£是否拆卸超声波雷达相关线束是R否£是否拆卸超声波雷达是R否£拆卸下来的工具及零部件是否放置在绝缘垫上是R否£3.7清洁整理根据实际情况在“□”位置上打“√”是否清洁超声波雷达是R否£是否整理线束是R否£工具是否齐全是R否£是否清洁应用实训台表面是R否£是否清洁工作台，并叠好无纺布放置于合适位置是R否£是否卸下并整理好安全防护工具是R否£1.一体化教学设计授课教师：授课班级：学时数：8授课日期：一体化教学场所：教学目标能力目标知识目标素质目标1.能独立完成超声波雷达的故障诊断与处理。1.通过课程讲解了解智能网联汽车传感与感知实训系统应用实训台接口定义；2.通过课程讲解了解超声波雷达电路原理以及通信原理；3.通过课程讲解了解超声波雷达常见的故障现象及故障原因；4.通过课程讲解了解超声波雷达故障诊断流程和方法。1.专心听课认真记录笔记；2.积极参与讨论；3.个人积极回答问题；4.认真填写工作页；5.养成良好的课后复习习惯；6.课后翻阅相关资料加深对课程的了解。教学重点1.超声波雷达电路与通信原理；2.超声波雷达常见的故障现象及故障原因；3.超声波雷达故障诊断流程和方法。教学准备1.超声波雷达的故障诊断与处理课件；2.设备准备：智能网联汽车传感与感知实训系统应用实训台（下文简称应用实训台）、智能网联汽车传感与感知实训系统故障诊断台（下文简称故障诊断台）和应用实训台电源线等；3.工具及防护准备：数字万用表、无纺布、安全帽、绝缘垫、和工作手套等教学活动1.通过多媒体课件讲解，让学生们理解超声波雷达电路原理以及通信原理；2.通过多媒体课件讲解，让学生们理解超声波雷达常见的故障现象及故障原因；3.通过多媒体课件讲解，让学生们掌握超声波雷达的故障诊断与处理的基本流程；4.通过视频教学讲解、实操演示和学生动手实操，让学生们掌握超声波雷达故障诊断的步骤及方法；课后作业教学体会2.一体化教学实施教学流程教学内容教学方法教学手段学生活动时间分配（min）教学引入提问：讲课前，先问问大家，当智能网联汽车上的超声波雷达出现故障时，我们该如何去对超声波雷达进行故障的诊断以及处理呢？课前提问多媒体课件分组讨论10教学告知1.超声波雷达电路与通信原理；2.超声波雷达常见的故障现象及故障原因；3.超声波雷达的故障诊断与处理的基本流程。讲授多媒体课件示范教学课前预习15教学准备1.超声波雷达的故障诊断与处理课件；2.工具设备。讲授多媒体课件讲解课前预习10教学实施1.超声波雷达电路与通信原理；2.超声波雷达常见的故障现象及故障原因；3.超声波雷达的故障诊断与处理的基本流程。讲授演示练习多媒体课件讲解实操演示课前预习分组讨论动手实操295教学总结超声波雷达的故障诊断与处理的操作步骤和技巧。提问启发引导多媒体课件讲解1.回答问题2.完成学生工作页303.任务考核及答案3.1工具设备和电路图认识的活动实施工单3.1.1写出下面工具/设备的名称及作用图片名称及作用名称：航空接口作用：用于激光雷达、组合导航、毫米波雷达和超声波雷达的12V电源供电名称：OBD接口作用：用于摄像头的5V电源供电及组合导航、毫米波雷达和超声波雷达的通讯名称：万用表作用：用于检测激光雷达电源电路3.1.2在下表中写出超声波雷达电路图测试孔名称超声波雷达电路图测试孔说明针脚功能1正极输入端2正极输出端3负极输入端4负极输出端5RX信号输入端6RX信号输出端7TX信号输入端8TX信号输出端3.2准备工作活动实施工单3.2.1准备工作准备工作（根据实际使用的工具作答）根据实际情况在“□”位置上打“√”或根据实际情况在“”上填上正确答案数字万用表检查应用实训台电源开关是否断开是R否£万用表电量是否足够是R否£检查万用表是否正常是R否£线束检查及线束链接线束外观结构是否完整是R否£线束表面有无破损、裂痕有£无R线束表面有无变形有£无R连接应用实训台和故障诊断台引出的OBD接口。连接应用实训台和故障诊断台引出的航空接口。连接应用实训台电源线。3.3超声波雷达的故障诊断活动实施工单3.3.1读取故障码并确认故障现象读取故障码并确认故障现象根据实际情况在“□”位置上打“√”或根据实际情况在“”上填上正确答案是否打开应用实训台是R否£是否打开智能网联汽车三维数字化仿真教学软件”是R否£读取故障码：U1101（根据实际情况填写）。确认故障现象：软件界面不显示超声波探测到障碍物的距离，显示的障碍物距离不随着障碍物的远近变化而改变，蜂鸣器不发出提示音。（根据实际情况填写）（2）在测试装调台架上进行故障检诊使用数字万用表检测超声波雷达电源根据实际情况在“□”位置上打“√”或根据实际情况在“”上填上正确答案万用表应调节为蜂鸣档。序号红表笔黑表笔导通情况故障原因1正极输入端正极输出端不导通电源正极断路负极输出端负极输入端导通2正极输入端正极输出端导通电源负极断路负极输出端负极输入端不导通3正极输入端正极输出端不导通电源正极、负极同时断路负极输出端负极输入端不导通（3）超声波雷达的故障消除确认超声波雷达的故障消除确认根据实际情况在“□”位置上打“√”打开超声波雷达测试软件“Ultrasonicradar-232.exe”确认超声波雷达是否存在故障是£否R在“智能网联汽车三维数字化仿真教学软件”上重新读取故障码，确认故障码是否消除是R否£2.通信故障诊断（1）读取故障码并确认故障现象读取故障码并确认故障现象根据实际情况在“□”位置上打“√”或根据实际情况在“”上填上正确答案是否打开应用实训台是R否£是否打开智能网联汽车三维数字化仿真教学软件”是R否£读取故障码：U1101（根据实际情况填写）。确认故障现象：软件界面不显示超声波探测到障碍物的距离，显示的障碍物距离不随着障碍物的远近变化而改变，蜂鸣器不发出提示音。