UWB雷達及其汽車應用
您很可能聽說過UWB（超寬帶）高精度定位,，但對UWB雷達可能還不太熟悉。本文簡單介紹UWB雷達的工作原理及其在汽車行業(yè)的主要應用,。
一、UWB雷達基本原理
UWB雷達的工作原理與UWB定位完全不同,。UWB雷達系統(tǒng)不需要UWB標簽的存在，其工作原理與飛機和汽車上用的各類雷達類似,。UWB雷達發(fā)射UWB脈沖信號，并接收該脈沖信號經障礙物反射后的回波,，通過對回波擾動的分析來判斷UWB雷達附近是否存在物體（或人）。具體來講,，UWB雷達通過接收到的CIR（Channel Impulse Response信道脈沖響應）來探測周圍物體及其運動,。
1.當UWB雷達周圍有物體時,，CIR對應位置就會有脈沖峰,。
2.當周圍物體運動時，由于多普勒效應,，對應的CIR值就會變化,。通過分析CIR頻譜來估計運動狀態(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,，來檢測物體的運動。
二,、UWB雷達性能特點
以全跡科技UWB雷達V1.0算法為例,，具有以下性能特點：
1.靈敏度和檢測范圍靈敏度和檢測范圍跟算法、天線設計,、物體反射面積、物體運動幅度有關,，UWB雷達算法能夠完成以下檢測：
1）檢測微小的呼吸運動,，已實現(xiàn)天線正面,，距離不小于0.8米,，視場角±60°范圍內的呼吸運動的檢測。
2）檢測環(huán)境內的人體活動（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°范圍內的人體活動的檢測,。
2.響應速度波形實時變化，可以跟蹤頻帶15Hz內的快速運動,，比如快速的踢腳運動,。
3.計算量算法經過深度優(yōu)化和精簡,，計算量大為減少,，無需獨立MCU,，可以在UWB SOC上直接實現(xiàn),，以最大程度降低成本,。
三,、UWB雷達的汽車應用
1.活體檢測“將兒童單獨留在停放的車內,，即使只有幾分鐘,，也可能導致中暑和死亡,，尤其是當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無人看管。溫度可以在短短15分鐘內達到臨界水平,，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值得特別關注,，因為解決車內兒童體溫過高問題的技術已經存在,?！币陨衔淖謥碜詺W洲NCAP關于兒童存在檢測的測試與評估標準的直接翻譯,?；铙w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月起增加對車內兒童存在檢測的評分,，各項規(guī)定非常細致。美國正在立法要求所有新車預裝兒童存在檢測功能,，預計在2025年全面實施,。據說國內相關規(guī)范也在評估制訂中,。目前車內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人員存在的可能性，信息可能包括：車門打開、壓力感應,、電容感應等。直接方式最準確,，目前較有效的直接方式傳感器主要是：攝像頭、毫米波雷達,、UWB雷達,，下面做簡要比較,。
攝像頭是常見的傳感器,，甚至可以與車內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。毫米波雷達是另一種方案,，相比攝像頭方案優(yōu)勢是沒有隱私擔心，且有一定的穿透力（可以透過毯子）,。毫米波雷達的問題一是成本較高（相比UWB雷達）,，二是有無線電合規(guī)隱患,。根據2021年11月我國工信部頒布的《汽車雷達無線電管理暫行規(guī)定》：24G毫米波雷達已經禁止在新車上使用,；77G毫米波雷達主要用于自適應巡航,、防撞,、盲點探測等應用；60G毫米波雖是目前艙內雷達使用的主要頻段,，但工信部本次規(guī)定尚未包含對60GHz頻段的說明。UWB雷達提供了一種新方案,。沒有隱私擔心（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）,，低功耗（低于毫米波雷達），目前看來是較好的車內兒童存在檢測方案,，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,，可以方便的開關尾箱門，這已經成為很多車型的舒適性配置,。腳踢尾箱技術也有不同的實現(xiàn)方案,，下面做簡單比較,。
現(xiàn)在大部分腳踢尾箱技術采用電容傳感器方案。通過在車尾保險杠內放兩條電容天線,，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，但一般認為工作不夠穩(wěn)定,，容易誤觸發(fā)或失靈,。從網上能查到較多車主的反饋，例如：腳踢不夠靈敏經常踢不開,，下雨時尤其嚴重；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,，當周邊電磁環(huán)境復雜時容易失靈。
毫米波雷達是一種備選替代方案,，通過對毫米波雷達回波的分析,，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最大的問題是價格較昂貴（相比電容方案和UWB雷達方案）。UWB雷達提供了另一種選項,。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）,。
全跡科技為UWB雷達產品提供靈活的合作方式，目前已經獲得部分主機廠和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，UWB不僅能賦予汽車精準數(shù)字鑰匙交互能力，還能提供具有競爭力的艙內雷達方案,。
