全跡科技UWB雷達(dá)及其汽車應(yīng)用

您很可能聽說過UWB（超寬帶）高精度定位，但對UWB雷達(dá)可能還不太熟悉。本文簡單介紹UWB雷達(dá)的工作原理及其在汽車行業(yè)的主要應(yīng)用。

一、UWB雷達(dá)基本原理

UWB雷達(dá)的工作原理與UWB定位完全不同。UWB雷達(dá)系統(tǒng)不需要UWB標(biāo)簽的存在，其工作原理與飛機(jī)和汽車上用的各類雷達(dá)類似。UWB雷達(dá)發(fā)射UWB脈沖信號，并接收該脈沖信號經(jīng)障礙物反射后的回波，通過對回波擾動的分析來判斷UWB雷達(dá)附近是否存在物體（或人）。具體來講，UWB雷達(dá)通過接收到的CIR（Channel Impulse Response信道脈沖響應(yīng)）來探測周圍物體及其運(yùn)動。

1.當(dāng)UWB雷達(dá)周圍有物體時，CIR對應(yīng)位置就會有脈沖峰。

2.當(dāng)周圍物體運(yùn)動時，由于多普勒效應(yīng)，對應(yīng)的CIR值就會變化。通過分析CIR頻譜來估計運(yùn)動狀態(tài)。目前常見500M帶寬的UWB芯片，靜態(tài)位置分辨率較低，但可以用作動態(tài)雷達(dá)，來檢測物體的運(yùn)動。

二、UWB雷達(dá)性能特點(diǎn)

以全跡科技UWB雷達(dá)V1.0算法為例，具有以下性能特點(diǎn)：

1.靈敏度和檢測范圍靈敏度和檢測范圍跟算法、天線設(shè)計、物體反射面積、物體運(yùn)動幅度有關(guān)，UWB雷達(dá)算法能夠完成以下檢測：

1）檢測微小的呼吸運(yùn)動，已實現(xiàn)天線正面，距離不小于0.8米，視場角±60°范圍內(nèi)的呼吸運(yùn)動的檢測。

2）檢測環(huán)境內(nèi)的人體活動（包括行走，上身、胳膊、頭部等的微小擺動等），可實現(xiàn)天線正面，距離不小于1.6米，視場角±60°范圍內(nèi)的人體活動的檢測。

2.響應(yīng)速度波形實時變化，可以跟蹤頻帶15Hz內(nèi)的快速運(yùn)動，比如快速的踢腳運(yùn)動。

3.計算量算法經(jīng)過深度優(yōu)化和精簡，計算量大為減少，無需獨(dú)立MCU，可以在UWB SOC上直接實現(xiàn)，以最大程度降低成本。

三、UWB雷達(dá)的汽車應(yīng)用

1.活體檢測“將兒童單獨(dú)留在停放的車內(nèi)，即使只有幾分鐘，也可能導(dǎo)致中暑和死亡，尤其是當(dāng)汽車暴露在陽光下時。兒童無法自行下車，再加上對高溫的耐受性較低，因此要求兒童不得留在車內(nèi)無人看管。溫度可以在短短15分鐘內(nèi)達(dá)到臨界水平，讓窗戶半開著幾乎不能減少威脅。與車禍相比，兒童死于車輛相關(guān)中暑的情況較少發(fā)生，但這些完全可以避免的死亡的性質(zhì)值得特別關(guān)注，因為解決車內(nèi)兒童體溫過高問題的技術(shù)已經(jīng)存在。”以上文字來自歐洲NCAP關(guān)于兒童存在檢測的測試與評估標(biāo)準(zhǔn)的直接翻譯。活體檢測在汽車上主要用于兒童存在檢測（CPD – Child Presence Detection），國外也有叫后排占用告警（ROA - Rear Occupant Alert）或Hot Car。歐洲NCAP計劃從2023年1月起增加對車內(nèi)兒童存在檢測的評分，各項規(guī)定非常細(xì)致。美國正在立法要求所有新車預(yù)裝兒童存在檢測功能，預(yù)計在2025年全面實施。據(jù)說國內(nèi)相關(guān)規(guī)范也在評估制訂中。目前車內(nèi)兒童存在檢測的識別方式有直接與間接兩大類。直接方式指的是通過嘗試檢測心跳、呼吸、運(yùn)動、或其它生命指征來判定兒童是否存在；間接方式指的是通過一些邏輯信息來推斷車內(nèi)人員存在的可能性，信息可能包括：車門打開、壓力感應(yīng)、電容感應(yīng)等。直接方式最準(zhǔn)確，目前較有效的直接方式傳感器主要是：攝像頭、毫米波雷達(dá)、UWB雷達(dá)，下面做簡要比較。

攝像頭是常見的傳感器，甚至可以與車內(nèi)DMS/OMS（駕駛員/乘客監(jiān)測系統(tǒng)）共用。攝像頭方案的主要問題一是有隱私泄露風(fēng)險，二是缺少穿透力，例如很難透過毛毯和遮陽傘等障礙物。歐洲NCAP要求兒童存在檢測可以覆蓋安全座椅向后安裝、蓋著毯子/遮陽傘、四肢不動、熟睡的嬰兒，攝像頭檢測方案很可能會丟分。毫米波雷達(dá)是另一種方案，相比攝像頭方案優(yōu)勢是沒有隱私擔(dān)心，且有一定的穿透力（可以透過毯子）。毫米波雷達(dá)的問題一是成本較高（相比UWB雷達(dá)），二是有無線電合規(guī)隱患。根據(jù)2021年11月我國工信部頒布的《汽車?yán)走_(dá)無線電管理暫行規(guī)定》：24G毫米波雷達(dá)已經(jīng)禁止在新車上使用；77G毫米波雷達(dá)主要用于自適應(yīng)巡航、防撞、盲點(diǎn)探測等應(yīng)用；60G毫米波雖是目前艙內(nèi)雷達(dá)使用的主要頻段，但工信部本次規(guī)定尚未包含對60GHz頻段的說明。UWB雷達(dá)提供了一種新方案。沒有隱私擔(dān)心（相比攝像頭），有穿透力（相比攝像頭），成本適中（低于毫米波雷達(dá)），低功耗（低于毫米波雷達(dá)），目前看來是較好的車內(nèi)兒童存在檢測方案，能滿足各項法規(guī)要求。，時長00:472.腳踢尾箱在人雙手拿著東西時，用腳在后保險杠下踢一下或來個掃堂腿，可以方便的開關(guān)尾箱門，這已經(jīng)成為很多車型的舒適性配置。腳踢尾箱技術(shù)也有不同的實現(xiàn)方案，下面做簡單比較。

現(xiàn)在大部分腳踢尾箱技術(shù)采用電容傳感器方案。通過在車尾保險杠內(nèi)放兩條電容天線，通過電容變化可識別人是否有踢腿動作，同時結(jié)合車鑰匙是否在車尾區(qū)域的定位，判斷是否要執(zhí)行開閉尾箱門的動作。電容腳踢尾箱方案價格較便宜，但一般認(rèn)為工作不夠穩(wěn)定，容易誤觸發(fā)或失靈。從網(wǎng)上能查到較多車主的反饋，例如：腳踢不夠靈敏經(jīng)常踢不開，下雨時尤其嚴(yán)重；或者在洗車的時候人從尾門走過時，會誤觸發(fā)電動尾門開關(guān)自動打開后備箱。理論上電容方案對電磁干擾也較為敏感，當(dāng)周邊電磁環(huán)境復(fù)雜時容易失靈。

毫米波雷達(dá)是一種備選替代方案，通過對毫米波雷達(dá)回波的分析，可以有效檢測踢腿的動作。并且毫米波不受周邊電磁環(huán)境的干擾，雨水的影響也不大。目前車載毫米波腳踢尾箱雷達(dá)最大的問題是價格較昂貴（相比電容方案和UWB雷達(dá)方案）。UWB雷達(dá)提供了另一種選項。穩(wěn)定性足夠高（相比電容方案），成本適中（比電容方案貴，比毫米波方案便宜），低功耗（低于毫米波雷達(dá)）。

全跡科技為UWB雷達(dá)產(chǎn)品提供靈活的合作方式，目前已經(jīng)獲得部分主機(jī)廠和tier1的意向訂單?，F(xiàn)在越來越多的新車都在紛紛引入UWB技術(shù)，UWB不僅能賦予汽車精準(zhǔn)數(shù)字鑰匙交互能力，還能提供具有競爭力的艙內(nèi)雷達(dá)方案。