智能网联汽车智能座舱技术 汽车雷达的下一个战场

自2020年起,前向雷达和角雷达领域涌现大量国产公司,直接正面竞争全球四大主流雷达Tier1(ABCD-Autoliv、Bosch、Continental、Delphi)。

当战火焦点聚焦在主要应用于ADAS的车外雷达时,一个新的雷达应用领域——座舱雷达,也快速引起了主机厂、Tier1和芯片公司的关注。

智能座舱加入舱内雷达功能

作为智能座舱的重要构成,座舱雷达的主要应用场景为车内活体检测、乘驾人员状态监测以及入侵检测等。而座舱雷达不仅能降低儿童和宠物遗留、车辆盗取等恶性后果发生,也能提升舱内监控监测能力以提升多样化的用户体验。

据不完全统计,在2011-2021年间,全国各地共发生100余起儿童被遗忘车内事故,造成儿童死亡达60余名。

数据显示,大多数儿童遗忘车内致死事件绝非故意,54%是由于粗心的父母将儿童遗落在车内导致,因此借助车内生命监测技术或有望杜绝此类事故的发生

法规方面, Euro NCAP将于2023年开始在所有新车评级中引入更严格的评分标准,其中,儿童在场检测(CPD)最多可获得4分,该功能要求检测出独自留在车内的孩子,并向车主或紧急服务部门发出警报,以避免中暑死亡。

这意味着出口欧洲的中国新势力们,都将为符合欧洲法规要求而加入CPD等活体检测功能。

美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)也在制定新规则,强制汽车安装“预警系统”,以提醒驾驶员检查后座,尤其是儿童。

另外,中国新车评价规程(C-NCAP)正在研究在2025版规程中加入儿童存在检测测试项目,为安装该装置的车辆提供加分项。

据悉,C-NCAP正在依托于儿童保护工作组,联合行业开展规程的制定及相关技术路线的研讨工作,未来将从功能、性能、安全、软件识别算法精度等多个层面对车辆儿童滞留检测装置进行测试。

无论是为了提升用户体验、还是为了提前布局国内法规,亦或是为了符合出海标准,新势力们纷纷开始加入舱内雷达功能,如长城汽车旗下量产的2021款WEY VV6车型,就采用了毫米波雷达车内生命体征监测技术

舱内雷达技术规范之争:毫米波 or UWB?

目前,舱内雷达的主流技术集中在毫米波(24GHz、77GHz、60GHz)和UWB两大方向,其中:

24GHz被废止:国内工信部发布的《汽车雷达无线电管理暂行规定》已于2022年3月1日起正式施行,规定也要求将不再受理和审批24GHz宽频段汽车雷达的无线电发射设备型号核准申请,即不能再生产和进口使用该频段的汽车雷达。

77GHz/ 79GHz车外专用:《暂行规定》明确77G和79G用于以ADAS为主的巡航控制、防撞、盲点探测等车外功能,未指定给舱内使用。且为避免影响该涉及车辆ADAS功能安全的重要频段,座舱内雷达应规避该频段,以避免无线信道冲撞。

60GHz当前未批准:舱内毫米波雷达应用方案大多是基于60GHz,但目前我国尚未对60GHz频段出台相应法规,属于灰色地带。

UWB属于合规频段:欧洲、美国、中国及其他大部分国家无线电管理单位已经为 UWB 操作预留了频谱,UWB的监管指南因地区而异,但车载UWB雷达主要应用的频段为6-8GHz,该频段范围中的CH9(7.73 ‑ 8.23GHz),无论在国内,还是美国、欧洲、日韩等全球主要国家区域均属于合规频段。

智能网联汽车智能座舱技术 汽车雷达的下一个战场(1)

除法规之外,从成本方面来看,UWB雷达芯片单价平均为4-5美金,毫米波雷达芯片单价接近20美金,两者在芯片成本方面已经有4-5倍的差距。

目前,业内已通过硬件复用的技术,在一套硬件上,同时实现UWB雷达和数字钥匙的功能。

相比使用蓝牙+毫米波雷达或摄像头,分别实现数字钥匙和活体监测功能,UWB硬件复用的方式,在成本上极具优势。性价比孰高孰低,显而易见。

UWB雷达的独特竞争力

其实,作为一种高频、高带宽、短距通信技术,UWB并非新技术。但要实现UWB在复杂环境下的高精度、高可靠应用,则需要深厚的技术功底。

在实际上车应用过程,UWB雷达如何滤除雷达信号噪声提高雷达信号的识别准确率降低雷达信号误判率等问题的解决,都非常考验企业的算法实力,以及对数据模型的处理能力。

业内如大陆、NXP、清研智行等企业,已经开始对UWB雷达,以及雷达 数字钥匙复用功能进行深入研究。

而国内外Tier1纷纷布局UWB舱内雷达,亦是基于UWB雷达的独特竞争优势。

智能网联汽车智能座舱技术 汽车雷达的下一个战场(2)

UWB雷达原理(图片来自清研智行)

其一是UWB雷达具有高穿透率与低功耗。

相比更高频段的毫米波雷达,UWB技术采用较低的6-8GHz的频段,与高频段技术相比,UWB具有更强的穿透率,在座舱遮挡较多的场景下,可以覆盖更多区域,前、后排包括地脚板等位置均可有效覆盖。

而对于毛毯、衣物的遮挡,UWB也可有效穿透,并成功对生命体征进行识别。功率谱密度限制于-41.3 dBm/MHz,基于较低的功率谱密度,UWB雷达相比其他技术,具有更低的功耗。

其二是UWB雷达信号无串扰。

UWB技术主要基于IEEE 802.15.4a 和 802.15.4z标准开发,且频段符合各国的规范标准,一方面其工作频段与其他车载常用无线技术有明显区分度,频段耦合性低;另一方面UWB超过500 MHz的带宽结合很低的频谱功率密度,使得UWB信号能够与其他技术共享频谱的同时,还不会产生干扰。

UWB雷达与UWB数字钥匙复用的天作之合

提到UWB在车载场中的应用,时下大部分人首先想到的或许是UWB数字钥匙

随着CCC3.0标准的发布,以及越来越多的智能手机有望在未来几年支持UWB技术。从上游芯片、协议、标准到下游硬件终端等产业链的逐步成熟,UWB技术在汽车上的应用受到了广泛的关注,基于UWB高精度的感知,许多令人兴奋的应用已在陆续实现。

从应用角度,UWB雷达与目前迅速发展的UWB数字钥匙更容易在硬件上集成复用。

据悉,UWB数字钥匙系统工作时,信号占空比相对较低,工作过程中有大量空闲时段,利用UWB数字钥匙空闲时段,通过分时复用的方式来进行雷达信号的收发,可以用一套硬件实现数字钥匙与雷达双功能,相比额外增加数百元的其他生命体征感知设备,二合一的复用硬件的方案可大幅提升系统的性价比。

国内新秀清研智行,凭借对UWB技术多年的技术积淀和对算法的深入理解,在业内率先实现了UWB雷达及UWB数字钥匙功能的复用技术,展示了一款UWB雷达和UWB数字钥匙结合的产品

如今,UWB上车在即,UWB数字钥匙、UWB舱内雷达、UWB场端定位等丰富的生态功能正向我们走来。

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