基于厘米級定位、超低功率、強抗干擾、超大容量等技術(shù)特點，UWB（超寬帶）技術(shù)在消費電子、智能汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用前景被賦予厚望。

值得一提的是，利用UWB雷達還可實現(xiàn)艙內(nèi)活體檢測、腳踢尾箱等，這意味著新一輪座艙感知革命已經(jīng)開啟。

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(tǒng)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(fā)射UWB脈沖信號，并接收該脈沖信號經(jīng)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(yīng)）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(yīng)位置就會有脈沖峰。

2、當周圍物體運動時，由于多普勒效應(yīng)，對應(yīng)的CIR值就會變化，可通過分析CIR頻譜來估計運動狀態(tài)。目前常見500M帶寬的UWB芯片，靜態(tài)位置分辨率較低，但可以用作動態(tài)雷達，來檢測物體的運動。

UWB雷達原理圖

UWB雷達性能特點

以UWB行業(yè)頭部廠家全跡科技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(shè)計、物體反射面積、物體運動幅度等因素有關(guān)，算法能夠完成以下檢測： 1）檢測微小的呼吸運動，已實現(xiàn)天線正面，距離不小于0.8米，視場角±60°范圍內(nèi)的呼吸運動的檢測。 2）檢測環(huán)境內(nèi)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(xiàn)天線正面，距離不小于1.6米，視場角±60°范圍內(nèi)的人體活動的檢測。

2、響應(yīng)速度 波形實時變化，可以跟蹤頻率15Hz內(nèi)的快速運動，比如快速的踢腳運動。

3、系統(tǒng)組成

UWB雷達目前有兩種模式。一種是單錨點模式（收發(fā)一體，單顆獨立運行），一種是雙錨點模式（1發(fā)+1收，必須組合運行）。單錨點模式覆蓋范圍有限，但是構(gòu)造簡單、成本低廉；雙錨點模式覆蓋范圍略大，但是成本也更高，可以復(fù)用UWB數(shù)字鑰匙。

單錨點模式與雙錨點模式

4、計算量

算法經(jīng)過深度優(yōu)化和精簡，計算量可大為減少，便于集成到現(xiàn)有MCU中。全跡科技UWB單錨點雷達可以僅在1顆UWB SOC上直接實現(xiàn)完整雷達功能，以最大程度降低成本。

雷達模組框圖

UWB雷達的汽車應(yīng)用

1、活體檢測 “將兒童單獨留在停放的車內(nèi)，即使只有幾分鐘，也可能導(dǎo)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(nèi)無人看管。溫度可以在短短15分鐘內(nèi)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(guān)中暑的情況較少發(fā)生，但這些完全可以避免的死亡的性質(zhì)值得特別關(guān)注，因為解決車內(nèi)兒童體溫過高問題的技術(shù)已經(jīng)存在。”以上文字來自歐洲NCAP關(guān)于兒童存在檢測的測試與評估標準的直接翻譯。 活體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(nèi)兒童存在檢測的評分，各項規(guī)定非常細致。美國正在立法要求所有新車預(yù)裝兒童存在檢測功能，預(yù)計在2025年全面實施。據(jù)說國內(nèi)相關(guān)規(guī)范也在評估制訂中。 目前車內(nèi)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(nèi)人員存在的可能性，信息包括：車門打開、壓力感應(yīng)、電容感應(yīng)等。 歐洲NCAP規(guī)定從2025起間接方式將無法獲得安全評分，因此直接方式最有前景。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(nèi)DMS/OMS（駕駛員/乘客監(jiān)測系統(tǒng)）共用。攝像頭方案的主要問題一是有隱私泄露風(fēng)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(yōu)勢是沒有隱私擔(dān)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(guī)隱患。 根據(jù)2021年11月我國工信部頒布的《汽車雷達無線電管理暫行規(guī)定》：24G毫米波雷達已經(jīng)禁止在新車上使用；77G毫米波雷達主要用于自適應(yīng)巡航、防撞、盲點探測等應(yīng)用；60G毫米波雖是目前艙內(nèi)雷達使用的主要頻段，但工信部本次規(guī)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(dān)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(nèi)兒童存在檢測方案，能滿足各項法規(guī)要求。 2、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(guān)尾箱門，這已經(jīng)成為很多車型的舒適性配置，而腳踢尾箱技術(shù)也有不同的實現(xiàn)方案。

現(xiàn)在大部分腳踢尾箱技術(shù)采用電容傳感器方案。通過在車尾保險杠內(nèi)放兩條電容天線，通過電容變化可識別人是否有踢腿動作。電容腳踢尾箱方案價格較便宜，但一般認為工作不夠穩(wěn)定，容易誤觸發(fā)或失靈。 從網(wǎng)上能查到較多車主的反饋，例如：腳踢不夠靈敏經(jīng)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(fā)電動尾門開關(guān)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(huán)境復(fù)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(huán)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(wěn)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）

UWB雷達的應(yīng)用產(chǎn)品

高工智能汽車了解到，目前全跡科技UWB雷達產(chǎn)品已經(jīng)獲得多個主機廠和tier1的意向訂單。而全跡提供的多種靈活合作方式包括：

1、提供UWB雷達完整產(chǎn)品 包含：硬件整機 +?軟件算法?？蓡五^點工作（極致精簡不含MCU，可靠性更高、性價比突出），也可2個錨點組合工作（提供更大覆蓋范圍）。

雷達整機

2、提供UWB雷達郵票孔板卡 包含：硬件PCBA +?天線 +?軟件算法。

雷達模組與天線仿真

3、提供UWB雷達軟件授權(quán)

僅提供軟件算法lib庫，適配到客戶自己的硬件中。 4、提供UWB定位 +?測距復(fù)用軟件授權(quán) 僅提供軟件算法lib庫和UWB測距復(fù)用支持，適配到客戶自己的硬件中。 除了UWB雷達產(chǎn)品外，全跡科技正在將其行業(yè)首創(chuàng)、已獲專利授權(quán)的UWB-AOA單基站定位系統(tǒng)引入UWB數(shù)字鑰匙場景。該產(chǎn)品可將UWB數(shù)字鑰匙單車錨點數(shù)量從5個（車外4個+車內(nèi)1或2個）降低到最少1個（車內(nèi)部署1個UWB-AOA）。

該產(chǎn)品具備以下幾個優(yōu)勢：

1、UWB錨點數(shù)量從5到1，大幅降低硬件成本；

2、減少了器件和線束，降低組裝難度和成本；

3、減少了復(fù)雜度，提高了可靠性；

4、降低了出險維修成本； 該創(chuàng)新產(chǎn)品無疑將推動UWB數(shù)字鑰匙的更廣泛落地，讓UWB數(shù)字鑰匙體驗惠及更多消費者。據(jù)全跡透露，該產(chǎn)品目前處于內(nèi)測階段。 近年來，越來越多的手機和汽車開始紛紛引入UWB技術(shù)，UWB正在走進大眾視野成為一項時髦的黑科技。UWB獨特的物理特性不僅能賦予汽車精準數(shù)字鑰匙交互能力，還能提供極具競爭力的艙內(nèi)雷達方案。 深耕UWB技術(shù)多年的全跡科技，有望成為UWB數(shù)字鑰匙與雷達產(chǎn)品極具創(chuàng)新力的供應(yīng)商。

編輯：黃飛