感知-超声波
概述
在自动驾驶使用场景中，一般会使用各类传感器(摄像头、激光雷达、毫米波雷达和超声波雷达等)来感知周围环境信息，传感器收集的大量信息，通过各类算法最终融合到一个真实的语义地图上，下游模块通过该语义地图做相应的规划和决策。
超声波
超声波雷达是一种利用声波反射原理进行测距的传感器，主要用于短距离测量，一般测量范围在0.1m-5m之间，具有体积小、成本低、安装方便等特点。
测距原理
\[ D = T_{f} * V_{s} * k \]
其中，\(T_f\)表示超声波的飞行时间，及超声波走完距离\(D\)所需的时间，\(V_s\)表示声音在空气中的速度，\(k\)表示一个接近0.5的常数，一般由传感器的结构决定(收发压电换能器的位置)。
声速
声波在空气的速度与温度的关系近似如下： \[V_s\approx20.055*\sqrt{T}\] 其中，\(T\)表示绝对温度，单位\(K\)。 当温度在 \(0-40℃\)范围变化是，声速在\(330-360 m/s\)范围内变化，因此温度应作为距离的测量的关键因素考虑，故一般要求安装温度传感器获取环境温度。
声波特性
- 频率：声波的频率是指每秒钟内声波完成的全振动次数，单位为赫兹（Hz）。人耳能听到的声音频率范围大约在20 Hz到20,000 Hz之间。超声波传感器通常工作在更高的频率，如几十kHz甚至几百kHz。
- 周期：声波的周期是指完成一次全振动所需要的时间，单位为秒（s）。频率和周期的关系是互为倒数，即 \(f = \frac{1}{T}\)，其中\(f\)表示频率，\(T\)表示周期。
- 波长：声波的波长是指在空气中传播时，两个相邻的同相位点之间的距离，单位为米（m）。波长和频率、声速的关系是 \(λ = \frac{v}{f}\)，其中\(λ\)表示波长，\(v\)表示声速，\(f\)表示频率。
- 声速：声速是指声波在介质中传播的速度，单位为米每秒（m/s）。不同介质的声速不同，例如在空气中，声速约为340 m/s；在水中，声速约为1,500 m/s；在钢铁中，声速则高达5,000 m/s以上。
- 振幅：声波的振幅是指声波的最大位移，单位为帕斯卡（Pa）或牛顿每平方米（N/m²）。振幅越大，声音的响度越高；振幅越小，声音的响度越低。
超声波在不同介质下的传播特性如下：
反射特性
如下图所示，超声波反射一般会遇到如下场景：
墙面反射
墙角反射
边沿反射
不同场景下，不同入射角下，回波强度如下： 
实际扫描数据如下： 
内部结构
接口定义
总线方式
长距超声
通信协议
短距超声
通信协议
总体布局
安装要点
