全迹科技UWB雷达及其汽车应用

您很可能听说过UWB（超宽带）高精度定位，但对UWB雷达可能还不太熟悉。本文简单介绍UWB雷达的工作原理及其在汽车行业的主要应用。

一、UWB雷达基本原理

UWB雷达的工作原理与UWB定位完全不同。UWB雷达系统不需要UWB标签的存在，其工作原理与飞机和汽车上用的各类雷达类似。UWB雷达发射UWB脉冲信号，并接收该脉冲信号经障碍物反射后的回波，通过对回波扰动的分析来判断UWB雷达附近是否存在物体（或人）。具体来讲，UWB雷达通过接收到的CIR（Channel Impulse Response信道脉冲响应）来探测周围物体及其运动。

1.当UWB雷达周围有物体时，CIR对应位置就会有脉冲峰。

2.当周围物体运动时，由于多普勒效应，对应的CIR值就会变化。通过分析CIR频谱来估计运动状态。目前常见500M带宽的UWB芯片，静态位置分辨率较低，但可以用作动态雷达，来检测物体的运动。

二、UWB雷达性能特点

以全迹科技UWB雷达V1.0算法为例，具有以下性能特点：

1.灵敏度和检测范围灵敏度和检测范围跟算法、天线设计、物体反射面积、物体运动幅度有关，UWB雷达算法能够完成以下检测：

1）检测微小的呼吸运动，已实现天线正面，距离不小于0.8米，视场角±60°范围内的呼吸运动的检测。

2）检测环境内的人体活动（包括行走，上身、胳膊、头部等的微小摆动等），可实现天线正面，距离不小于1.6米，视场角±60°范围内的人体活动的检测。

2.响应速度波形实时变化，可以跟踪频带15Hz内的快速运动，比如快速的踢脚运动。

3.计算量算法经过深度优化和精简，计算量大为减少，无需独立MCU，可以在UWB SOC上直接实现，以最大程度降低成本。

三、UWB雷达的汽车应用

1.活体检测“将儿童单独留在停放的车内，即使只有几分钟，也可能导致中暑和死亡，尤其是当汽车暴露在阳光下时。儿童无法自行下车，再加上对高温的耐受性较低，因此要求儿童不得留在车内无人看管。温度可以在短短15分钟内达到临界水平，让窗户半开着几乎不能减少威胁。与车祸相比，儿童死于车辆相关中暑的情况较少发生，但这些完全可以避免的死亡的性质值得特别关注，因为解决车内儿童体温过高问题的技术已经存在。”以上文字来自欧洲NCAP关于儿童存在检测的测试与评估标准的直接翻译。活体检测在汽车上主要用于儿童存在检测（CPD – Child Presence Detection），国外也有叫后排占用告警（ROA - Rear Occupant Alert）或Hot Car。欧洲NCAP计划从2023年1月起增加对车内儿童存在检测的评分，各项规定非常细致。美国正在立法要求所有新车预装儿童存在检测功能，预计在2025年全面实施。据说国内相关规范也在评估制订中。目前车内儿童存在检测的识别方式有直接与间接两大类。直接方式指的是通过尝试检测心跳、呼吸、运动、或其它生命指征来判定儿童是否存在；间接方式指的是通过一些逻辑信息来推断车内人员存在的可能性，信息可能包括：车门打开、压力感应、电容感应等。直接方式最准确，目前较有效的直接方式传感器主要是：摄像头、毫米波雷达、UWB雷达，下面做简要比较。

摄像头是常见的传感器，甚至可以与车内DMS/OMS（驾驶员/乘客监测系统）共用。摄像头方案的主要问题一是有隐私泄露风险，二是缺少穿透力，例如很难透过毛毯和遮阳伞等障碍物。欧洲NCAP要求儿童存在检测可以覆盖安全座椅向后安装、盖着毯子/遮阳伞、四肢不动、熟睡的婴儿，摄像头检测方案很可能会丢分。毫米波雷达是另一种方案，相比摄像头方案优势是没有隐私担心，且有一定的穿透力（可以透过毯子）。毫米波雷达的问题一是成本较高（相比UWB雷达），二是有无线电合规隐患。根据2021年11月我国工信部颁布的《汽车雷达无线电管理暂行规定》：24G毫米波雷达已经禁止在新车上使用；77G毫米波雷达主要用于自适应巡航、防撞、盲点探测等应用；60G毫米波虽是目前舱内雷达使用的主要频段，但工信部本次规定尚未包含对60GHz频段的说明。UWB雷达提供了一种新方案。没有隐私担心（相比摄像头），有穿透力（相比摄像头），成本适中（低于毫米波雷达），低功耗（低于毫米波雷达），目前看来是较好的车内儿童存在检测方案，能满足各项法规要求。，时长00:472.脚踢尾箱在人双手拿着东西时，用脚在后保险杠下踢一下或来个扫堂腿，可以方便的开关尾箱门，这已经成为很多车型的舒适性配置。脚踢尾箱技术也有不同的实现方案，下面做简单比较。

现在大部分脚踢尾箱技术采用电容传感器方案。通过在车尾保险杠内放两条电容天线，通过电容变化可识别人是否有踢腿动作，同时结合车钥匙是否在车尾区域的定位，判断是否要执行开闭尾箱门的动作。电容脚踢尾箱方案价格较便宜，但一般认为工作不够稳定，容易误触发或失灵。从网上能查到较多车主的反馈，例如：脚踢不够灵敏经常踢不开，下雨时尤其严重；或者在洗车的时候人从尾门走过时，会误触发电动尾门开关自动打开后备箱。理论上电容方案对电磁干扰也较为敏感，当周边电磁环境复杂时容易失灵。

毫米波雷达是一种备选替代方案，通过对毫米波雷达回波的分析，可以有效检测踢腿的动作。并且毫米波不受周边电磁环境的干扰，雨水的影响也不大。目前车载毫米波脚踢尾箱雷达最大的问题是价格较昂贵（相比电容方案和UWB雷达方案）。UWB雷达提供了另一种选项。稳定性足够高（相比电容方案），成本适中（比电容方案贵，比毫米波方案便宜），低功耗（低于毫米波雷达）。

全迹科技为UWB雷达产品提供灵活的合作方式，目前已经获得部分主机厂和tier1的意向订单。现在越来越多的新车都在纷纷引入UWB技术，UWB不仅能赋予汽车精准数字钥匙交互能力，还能提供具有竞争力的舱内雷达方案。