UWB技術(shù)在汽車行業(yè)中的應(yīng)用

隨著超寬帶（Ultra-Wideband，UWB）技術(shù)的持續(xù)演進(jìn)，它有望徹底革新車輛的功能與駕駛效率，并打造更安全、更互聯(lián)的駕駛體驗(yàn)。

通過本文，您將了解到：

UWB技術(shù)為汽車行業(yè)帶來的變革性推動。

這一技術(shù)如何增強(qiáng)車輛乘員檢測、無鑰匙車輛門禁系統(tǒng)及道路安全等應(yīng)用。

如何將UWB集成到汽車中。

在汽車科技日新月異的發(fā)展圖景中，超寬帶（UWB）技術(shù)猶如創(chuàng)新的燈塔脫穎而出，尤其在車輛乘員檢測領(lǐng)域。這種尖端技術(shù)以其低功耗無線功能而著稱，如今正為車輛高階安全措施和便捷性的提升鋪平道路。

技術(shù)不斷改善著我們的日常生活，但要真正使其發(fā)揮效用，它必須簡單、安全、可靠且值得信賴。如同Wi-Fi和藍(lán)牙這樣的射頻（RF）技術(shù)已極大提升了家庭和企業(yè)的連接性；然而，UWB作為一種安全、可靠、值得信賴的RF技術(shù)，以其獨(dú)特的能力脫穎而出，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)我們的生活品質(zhì)。

UWB的應(yīng)用范圍固然廣泛，但本文將重點(diǎn)聚焦其在交通事故救生這一車輛應(yīng)用中的關(guān)鍵角色，從而讓我們一窺更安全、更互聯(lián)的未來駕駛體驗(yàn)。

UWB：汽車創(chuàng)新領(lǐng)域的多面手

汽車行業(yè)正迅速整合新技術(shù)，以提升安全性、保障性及整體消費(fèi)者體驗(yàn)。為應(yīng)對交通安全問題，相關(guān)技術(shù)已從雷達(dá)和攝像頭等獨(dú)立的車輛系統(tǒng)，演進(jìn)到要求各制造商提供標(biāo)準(zhǔn)化的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

這一向“車對萬物（Vehicle-to-Everything，V2X）”通信技術(shù)的轉(zhuǎn)變，為UWB技術(shù)打開了大門。該技術(shù)結(jié)合了精確定位、安全識別及超低延遲等特性于一身，從而加強(qiáng)了先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）及聯(lián)網(wǎng)與自主駕駛汽車（CAV）的功能。

UWB在汽車中的一個核心應(yīng)用是乘員檢測能力；特別是在可能引發(fā)生命危險(xiǎn)的場景中，如兒童被遺忘在炎熱的車內(nèi)（圖1）。UWB利用信道脈沖響應(yīng)（CIR）的獨(dú)特特性來判斷座椅是否被占用。

圖1，UWB應(yīng)用于車輛乘員安全檢測系統(tǒng)。

通過在車內(nèi)發(fā)送UWB脈沖，信號在車內(nèi)表面反射并最終到達(dá)接收器，從而實(shí)現(xiàn)了這一功能。其重點(diǎn)在于策略性地布置發(fā)射器和接收器的位置，確保信號能夠覆蓋乘客座椅區(qū)域。當(dāng)座椅被占用時，CIR信號特征就會發(fā)生變化，系統(tǒng)據(jù)此檢測出人員的存在。這一應(yīng)用不僅加強(qiáng)了安全性，還使得車輛與其環(huán)境之間的交互達(dá)到了新的水平。

乘員檢測之外的其它應(yīng)用

除了乘員檢測外，UWB的用途還延伸至包括數(shù)字鑰匙在內(nèi)的多種車載應(yīng)用中。數(shù)字鑰匙應(yīng)用展現(xiàn)了UWB在提高車輛安全性、便利性和情境感知能力方面的多功能性。

由車聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（Car Connectivity Consortium，CCC）開發(fā)的數(shù)字鑰匙，利用UWB實(shí)現(xiàn)了無需手持設(shè)備或智能手機(jī)即可在靠近或離開時自動解鎖和鎖車的免接觸可靠操作。數(shù)字鑰匙應(yīng)用了結(jié)合UWB與低功耗藍(lán)牙（BLE）技術(shù)，示范了汽車如何安全地驗(yàn)證身份并與駕駛員的智能手機(jī)或智能手表進(jìn)行通信（圖2）。

圖2，數(shù)字鑰匙將采用多個UWB傳感器

在此系統(tǒng)中，配備UWB的智能手機(jī)或鑰匙扣發(fā)送信號；多個安裝在車輛上的UWB錨點(diǎn)接收到信號后會依次回復(fù)。隨后，車輛據(jù)此計(jì)算與智能手機(jī)或用戶間的精確距離。

數(shù)字鑰匙工作流程的安全性得益于一項(xiàng)特別功能，即采用加擾時間戳序列（STS），并受到高級加密標(biāo)準(zhǔn)（AES）協(xié)議的保護(hù)。這一過程受復(fù)雜算法的保護(hù)；該算法在每次信號傳輸后都會更新STS代碼，從而確保僅有授權(quán)設(shè)備能夠進(jìn)行通信。

不僅如此，除UWB外，我們還將低功耗藍(lán)牙（BLE）技術(shù)用于初始高級別通信，以交換數(shù)字鑰匙ID并驗(yàn)證用戶身份，進(jìn)一步增強(qiáng)了安全性并防止未經(jīng)授權(quán)的訪問。這一創(chuàng)新的數(shù)字鑰匙車輛進(jìn)出流程為用）帶來了無縫且安全的體驗(yàn)（如圖3所示）。

圖3，本圖展示了數(shù)字鑰匙的安全與交換流程

在高速行駛且車輛眾多的情況下，自主駕駛汽車（CAV）的完美運(yùn)行至關(guān)重要。以車隊(duì)行駛為例，車輛緊密排列以通過減少空氣阻力來節(jié)省燃油（如圖4所示）。這種方法可以使貨車運(yùn)輸更加安全高效，降低燃油成本和排放，緩解交通擁堵，加快配送速度，甚至延長電動汽車單次充電的行駛里程。

圖4，利用UWB雷達(dá)進(jìn)行短距探測

此外，UWB在短距程雷達(dá)系統(tǒng)中的應(yīng)用彰顯了其在防碰撞技術(shù)領(lǐng)域的潛力。通過分析反射信號的到達(dá)時間，UWB能精確測定與鄰近物體的距離，使車輛能夠及時向駕駛員發(fā)出潛在危險(xiǎn)的警報(bào)。

為行人與騎行者改善安全性

UWB技術(shù)還可以通過與“車對行人（V2P）”通信技術(shù)的結(jié)合，為行人和騎行者帶來顯著的安全性提升（圖5）。與“車對車（V2V）”通信類似，UWB協(xié)助導(dǎo)航系統(tǒng)識別附近是否有弱勢道路使用者（VRU）；例如攜帶智能手機(jī)或任何啟用UWB設(shè)備的行人。隨后，它準(zhǔn)確測量與VRU的距離，并檢查是否存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)。

圖5，在此場景中，UWB被用于確保行人安全

例如，在三叉路口或任何十字路口，配備了UWB傳感器的車輛可以檢測到VRU的準(zhǔn)確位置，從而幫助防止事故發(fā)生，讓道路更加安全。

面向未來，UWB技術(shù)在汽車行業(yè)的潛在應(yīng)用既廣泛又多樣。從確保電動汽車無線充電設(shè)備對準(zhǔn)，到實(shí)現(xiàn)停車場安全支付，再到改善行人的道路安全，UWB技術(shù)有望徹底改變我們的駕駛體驗(yàn)。

將UWB技術(shù)融入汽車，不僅僅為了增強(qiáng)車輛的功能性，更為了是創(chuàng)建一個更安全、更便捷、更互聯(lián)的駕駛環(huán)境。行業(yè)預(yù)測顯示，未來不久將有半數(shù)新車采用UWB技術(shù)，為汽車安全與創(chuàng)新鋪就飛躍式發(fā)展的舞臺。

展望未來

UWB技術(shù)標(biāo)志著汽車工業(yè)向前邁出的關(guān)鍵一步。它提供了增強(qiáng)的安全與保障，并開啟了通往眾多創(chuàng)新應(yīng)用的大門；而這些應(yīng)用有望重塑我們與汽車的交互方式。隨著這一技術(shù)的不斷演進(jìn)，UWB無疑將在塑造未來汽車設(shè)計(jì)與功能性方面發(fā)揮核心作用；從而讓所有人的駕駛體驗(yàn)更安全、更高效、更愉悅。