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。目前常見500M帶寬的UWB芯片，靜態位置分辨率較低，但可以用作動態雷達，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，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。”以上文字來自歐洲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/乘客監測系統）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方案，下面做簡單比較。
現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域的定位，判斷是否要執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定，容易誤觸發或失靈。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。現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字鑰匙交互能力，還能提供具有競爭力的艙內雷達方案。
