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。
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。
而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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
原文始发于微信公众号(高工智能汽车):智能座舱:汽车雷达的下一个战场
为促进行业的交流与发展,艾邦建有汽车毫米波雷达产业交流群,奥迪、奔驰、宝马、丰田、海拉、博世、维宁尔、大陆、安波福、法雷奥、电装、华为、德赛西威、均胜电子、华域、宝理、丰田合成、Zanini、四维尔、麦格纳、敏实、伟巴斯特、SABIC、科思创、巴斯夫等产业链上下游的朋友入群探讨,共谋进步。长按下面二维码申请加入。