Xe điện của tesla cũng như các loại xe tự hành khác đều sử dụng các cảm biến để nhận diện môi trường xung quanh. Và mỗi loại cảm biến sẽ có chức năng nhiệm vụ khác nhau. Để tối ưu hoá chi phí của xe, Tesla trang bị 12 cảm biến siêu âm được gắn xung quanh xe với nhiệm vụ hỗ trợ đỗ xe, cảnh báo va chạm… Cảm biến siêu âm hoạt động theo nguyên tắc : phát ra các sóng âm thanh với tần số cao, chúng truyền trong không khí với vận tốc
âm thanh, khi gặp phải, chúng sẽ bị phản xạ trở lại đến cảm biến, vi điều khiển sẽ tính toán khoảng cách tới mục tiêu dựa trên khoảng thời gian từ khi phát ra tín hiệu cho đến khi nhận lại được tín hiệu phản hồi .
Hình 2.18: Nguyên lý hoạt động cảm biến siêu âm
Do đó việc phát hiện vật cản và đo khoảng cách đến vật cản được xác định bằng việc sóng siêu âm có phản hồi lại hay không và thời gian phản hồi lại của tín hiệu phát ra.Sóng siêu âm được truyền đi trong không khí với vận tốc được xác định bằng công thức:
𝑣 = 𝑣0√1 + 𝛼. 𝑡 Trong đó 𝑣0 = 343 𝑚/𝑠, 𝛼 = 1
273
Nhưng công thức này chỉ mang tính tương đối chính xác, để đơn giản cho việc tính toán chọn vận tốc truyền âm trong không khí là 343 m/s. Nếu một cảm biến phát ra sóng siêu âm và thu về các sóng phản xạ đồng thời, đo được khoảng thời gian từ lúc phát ra tới lúc thu về thì quãng đường mà sóng đã di chuyển trong không gian hoàn toàn có thể xác định được. Quãng đường di chuyển của sóng bằng hai lần khoảng cách từ cảm biến tới chướng ngại vật theo hướng phát của sóng siêu âm. Khoảng cách từ cảm biến tới chướng ngại vật sẽ được tính theo nguyên lý time of light (TOF):
Hình 2.19: Nguyên lý time of light
Để có khoảng cách đúng, cảm biến siêu âm phải hướng vuông góc với bề mặt chướng ngại vật cần đo. Tuy nhiên, các chướng ngại vật không bao giờ là phẳng, nên tia phản xạ có thể không tương ứng với các góc tới. Các chùm tia phản xạ này có năng lượng phản xạ thấp hơn. Tuy vậy, ở một khoảng cách nào đó cảm biến siêu âm vẫn có thể ghi nhận được những tín hiệu phản xạ này, kết quả thông số đọc về của cảm biến siêu âm bị lệch do góc mở của cảm biến siêu âm lớn.[2]