【導(dǎo)讀】在汽車(chē)科技日新月異的發(fā)展圖景中，超寬帶（UWB）技術(shù)猶如創(chuàng)新的燈塔脫穎而出，尤其在車(chē)輛乘員檢測(cè)領(lǐng)域。這種尖端技術(shù)以其低功耗無(wú)線功能而著稱，如今正為車(chē)輛高階安全措施和便捷性的提升鋪平道路。

隨著超寬帶（Ultra-Wideband，UWB）技術(shù)的持續(xù)演進(jìn)，它有望徹底革新車(chē)輛的功能與駕駛效率，并打造更安全、更互聯(lián)的駕駛體驗(yàn)。

通過(guò)本文，您將了解到：

UWB：汽車(chē)創(chuàng)新領(lǐng)域的多面手

汽車(chē)行業(yè)正迅速整合新技術(shù)，以提升安全性、保障性及整體消費(fèi)者體驗(yàn)。為應(yīng)對(duì)交通安全問(wèn)題，相關(guān)技術(shù)已從雷達(dá)和攝像頭等獨(dú)立的車(chē)輛系統(tǒng)，演進(jìn)到要求各制造商提供標(biāo)準(zhǔn)化的車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

這一向“車(chē)對(duì)萬(wàn)物（Vehicle-to-Everything，V2X）”通信技術(shù)的轉(zhuǎn)變，為UWB技術(shù)打開(kāi)了大門(mén)。該技術(shù)結(jié)合了精確定位、安全識(shí)別及超低延遲等特性于一身，從而加強(qiáng)了先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）及聯(lián)網(wǎng)與自主駕駛汽車(chē)（CAV）的功能。

UWB在汽車(chē)中的一個(gè)核心應(yīng)用是乘員檢測(cè)能力；特別是在可能引發(fā)生命危險(xiǎn)的場(chǎng)景中，如兒童被遺忘在炎熱的車(chē)內(nèi)（圖1）。UWB利用信道脈沖響應(yīng)（CIR）的獨(dú)特特性來(lái)判斷座椅是否被占用。

圖1，UWB應(yīng)用于車(chē)輛乘員安全檢測(cè)系統(tǒng)。

通過(guò)在車(chē)內(nèi)發(fā)送UWB脈沖，信號(hào)在車(chē)內(nèi)表面反射并最終到達(dá)接收器，從而實(shí)現(xiàn)了這一功能。其重點(diǎn)在于策略性地布置發(fā)射器和接收器的位置，確保信號(hào)能夠覆蓋乘客座椅區(qū)域。當(dāng)座椅被占用時(shí)，CIR信號(hào)特征就會(huì)發(fā)生變化，系統(tǒng)據(jù)此檢測(cè)出人員的存在。這一應(yīng)用不僅加強(qiáng)了安全性，還使得車(chē)輛與其環(huán)境之間的交互達(dá)到了新的水平。

乘員檢測(cè)之外的其它應(yīng)用

除了乘員檢測(cè)外，UWB的用途還延伸至包括數(shù)字鑰匙在內(nèi)的多種車(chē)載應(yīng)用中。數(shù)字鑰匙應(yīng)用展現(xiàn)了UWB在提高車(chē)輛安全性、便利性和情境感知能力方面的多功能性。

由車(chē)聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（Car Connectivity Consortium，CCC）開(kāi)發(fā)的數(shù)字鑰匙，利用UWB實(shí)現(xiàn)了無(wú)需手持設(shè)備或智能手機(jī)即可在靠近或離開(kāi)時(shí)自動(dòng)解鎖和鎖車(chē)的免接觸可靠操作。數(shù)字鑰匙應(yīng)用了結(jié)合UWB與低功耗藍(lán)牙（BLE）技術(shù)，示范了汽車(chē)如何安全地驗(yàn)證身份并與駕駛員的智能手機(jī)或智能手表進(jìn)行通信（圖2）。

圖2，數(shù)字鑰匙將采用多個(gè)UWB傳感器

在此系統(tǒng)中，配備UWB的智能手機(jī)或鑰匙扣發(fā)送信號(hào)；多個(gè)安裝在車(chē)輛上的UWB錨點(diǎn)接收到信號(hào)后會(huì)依次回復(fù)。隨后，車(chē)輛據(jù)此計(jì)算與智能手機(jī)或用戶間的精確距離。

數(shù)字鑰匙工作流程的安全性得益于一項(xiàng)特別功能，即采用加擾時(shí)間戳序列（STS），并受到高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（AES）協(xié)議的保護(hù)。這一過(guò)程受復(fù)雜算法的保護(hù)；該算法在每次信號(hào)傳輸后都會(huì)更新STS代碼，從而確保僅有授權(quán)設(shè)備能夠進(jìn)行通信。

不僅如此，除UWB外，我們還將低功耗藍(lán)牙（BLE）技術(shù)用于初始高級(jí)別通信，以交換數(shù)字鑰匙ID并驗(yàn)證用戶身份，進(jìn)一步增強(qiáng)了安全性并防止未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)。這一創(chuàng)新的數(shù)字鑰匙車(chē)輛進(jìn)出流程為用）帶來(lái)了無(wú)縫且安全的體驗(yàn)（如圖3所示）。

圖3，本圖展示了數(shù)字鑰匙的安全與交換流程

在高速行駛且車(chē)輛眾多的情況下，自主駕駛汽車(chē)（CAV）的完美運(yùn)行至關(guān)重要。以車(chē)隊(duì)行駛為例，車(chē)輛緊密排列以通過(guò)減少空氣阻力來(lái)節(jié)省燃油（如圖4所示）。這種方法可以使貨車(chē)運(yùn)輸更加安全高效，降低燃油成本和排放，緩解交通擁堵，加快配送速度，甚至延長(zhǎng)電動(dòng)汽車(chē)單次充電的行駛里程。

圖4，利用UWB雷達(dá)進(jìn)行短距探測(cè)

此外，UWB在短距程雷達(dá)系統(tǒng)中的應(yīng)用彰顯了其在防碰撞技術(shù)領(lǐng)域的潛力。通過(guò)分析反射信號(hào)的到達(dá)時(shí)間，UWB能精確測(cè)定與鄰近物體的距離，使車(chē)輛能夠及時(shí)向駕駛員發(fā)出潛在危險(xiǎn)的警報(bào)。

為行人與騎行者改善安全性

UWB技術(shù)還可以通過(guò)與“車(chē)對(duì)行人（V2P）”通信技術(shù)的結(jié)合，為行人和騎行者帶來(lái)顯著的安全性提升（圖5）。與“車(chē)對(duì)車(chē)（V2V）”通信類似，UWB協(xié)助導(dǎo)航系統(tǒng)識(shí)別附近是否有弱勢(shì)道路使用者（VRU）；例如攜帶智能手機(jī)或任何啟用UWB設(shè)備的行人。隨后，它準(zhǔn)確測(cè)量與VRU的距離，并檢查是否存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)。

圖5，在此場(chǎng)景中，UWB被用于確保行人安全

例如，在三叉路口或任何十字路口，配備了UWB傳感器的車(chē)輛可以檢測(cè)到VRU的準(zhǔn)確位置，從而幫助防止事故發(fā)生，讓道路更加安全。

面向未來(lái)，UWB技術(shù)在汽車(chē)行業(yè)的潛在應(yīng)用既廣泛又多樣。從確保電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電設(shè)備對(duì)準(zhǔn)，到實(shí)現(xiàn)停車(chē)場(chǎng)安全支付，再到改善行人的道路安全，UWB技術(shù)有望徹底改變我們的駕駛體驗(yàn)。

將UWB技術(shù)融入汽車(chē)，不僅僅為了增強(qiáng)車(chē)輛的功能性，更為了是創(chuàng)建一個(gè)更安全、更便捷、更互聯(lián)的駕駛環(huán)境。行業(yè)預(yù)測(cè)顯示，未來(lái)不久將有半數(shù)新車(chē)采用UWB技術(shù)，為汽車(chē)安全與創(chuàng)新鋪就飛躍式發(fā)展的舞臺(tái)。

展望未來(lái)

UWB技術(shù)標(biāo)志著汽車(chē)工業(yè)向前邁出的關(guān)鍵一步。它提供了增強(qiáng)的安全與保障，并開(kāi)啟了通往眾多創(chuàng)新應(yīng)用的大門(mén)；而這些應(yīng)用有望重塑我們與汽車(chē)的交互方式。隨著這一技術(shù)的不斷演進(jìn)，UWB無(wú)疑將在塑造未來(lái)汽車(chē)設(shè)計(jì)與功能性方面發(fā)揮核心作用；從而讓所有人的駕駛體驗(yàn)更安全、更高效、更愉悅。

文章來(lái)源：Qorvo半導(dǎo)體

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