【導讀】在汽車科技日新月異的發(fā)展圖景中，超寬帶（UWB）技術猶如創(chuàng)新的燈塔脫穎而出，尤其在車輛乘員檢測領域。這種尖端技術以其低功耗無線功能而著稱，如今正為車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）技術的持續(xù)演進，它有望徹底革新車輛的功能與駕駛效率，并打造更安全、更互聯(lián)的駕駛體驗。
通過本文，您將了解到：
UWB技術為汽車行業(yè)帶來的變革性推動。 這一技術如何增強車輛乘員檢測、無鑰匙車輛門禁系統(tǒng)及道路安全等應用。 如何將UWB集成到汽車中。 在汽車科技日新月異的發(fā)展圖景中，超寬帶（UWB）技術猶如創(chuàng)新的燈塔脫穎而出，尤其在車輛乘員檢測領域。這種尖端技術以其低功耗無線功能而著稱，如今正為車輛高階安全措施和便捷性的提升鋪平道路。 技術不斷改善著我們的日常生活，但要真正使其發(fā)揮效用，它必須簡單、安全、可靠且值得信賴。如同Wi-Fi和藍牙這樣的射頻（RF）技術已極大提升了家庭和企業(yè)的連接性；然而，UWB作為一種安全、可靠、值得信賴的RF技術，以其獨特的能力脫穎而出，能夠進一步增強我們的生活品質。 UWB的應用范圍固然廣泛，但本文將重點聚焦其在交通事故救生這一車輛應用中的關鍵角色，從而讓我們一窺更安全、更互聯(lián)的未來駕駛體驗。
UWB：汽車創(chuàng)新領域的多面手
汽車行業(yè)正迅速整合新技術，以提升安全性、保障性及整體消費者體驗。為應對交通安全問題，相關技術已從雷達和攝像頭等獨立的車輛系統(tǒng)，演進到要求各制造商提供標準化的車聯(lián)網(wǎng)技術。
這一向“車對萬物（Vehicle-to-Everything，V2X）”通信技術的轉變，為UWB技術打開了大門。該技術結合了精確定位、安全識別及超低延遲等特性于一身，從而加強了先進駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）及聯(lián)網(wǎng)與自主駕駛汽車（CAV）的功能。
UWB在汽車中的一個核心應用是乘員檢測能力；特別是在可能引發(fā)生命危險的場景中，如兒童被遺忘在炎熱的車內（圖1）。UWB利用信道脈沖響應（CIR）的獨特特性來判斷座椅是否被占用。
圖1，UWB應用于車輛乘員安全檢測系統(tǒng)。
通過在車內發(fā)送UWB脈沖，信號在車內表面反射并最終到達接收器，從而實現(xiàn)了這一功能。其重點在于策略性地布置發(fā)射器和接收器的位置，確保信號能夠覆蓋乘客座椅區(qū)域。當座椅被占用時，CIR信號特征就會發(fā)生變化，系統(tǒng)據(jù)此檢測出人員的存在。這一應用不僅加強了安全性，還使得車輛與其環(huán)境之間的交互達到了新的水平。
乘員檢測之外的其它應用
除了乘員檢測外，UWB的用途還延伸至包括數(shù)字鑰匙在內的多種車載應用中。數(shù)字鑰匙應用展現(xiàn)了UWB在提高車輛安全性、便利性和情境感知能力方面的多功能性。
由車聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（Car Connectivity Consortium，CCC）開發(fā)的數(shù)字鑰匙，利用UWB實現(xiàn)了無需手持設備或智能手機即可在靠近或離開時自動解鎖和鎖車的免接觸可靠操作。數(shù)字鑰匙應用了結合UWB與低功耗藍牙（BLE）技術，示范了汽車如何安全地驗證身份并與駕駛員的智能手機或智能手表進行通信（圖2）。
圖2，數(shù)字鑰匙將采用多個UWB傳感器
在此系統(tǒng)中，配備UWB的智能手機或鑰匙扣發(fā)送信號；多個安裝在車輛上的UWB錨點接收到信號后會依次回復。隨后，車輛據(jù)此計算與智能手機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特別功能，即采用加擾時間戳序列（STS），并受到高級加密標準（AES）協(xié)議的保護。這一過程受復雜算法的保護；該算法在每次信號傳輸后都會更新STS代碼，從而確保僅有授權設備能夠進行通信。
不僅如此，除UWB外，我們還將低功耗藍牙（BLE）技術用于初始高級別通信，以交換數(shù)字鑰匙ID并驗證用戶身份，進一步增強了安全性并防止未經(jīng)授權的訪問。這一創(chuàng)新的數(shù)字鑰匙車輛進出流程為用）帶來了無縫且安全的體驗（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
在高速行駛且車輛眾多的情況下，自主駕駛汽車（CAV）的完美運行至關重要。以車隊行駛為例，車輛緊密排列以通過減少空氣阻力來節(jié)省燃油（如圖4所示）。這種方法可以使貨車運輸更加安全高效，降低燃油成本和排放，緩解交通擁堵，加快配送速度，甚至延長電動汽車單次充電的行駛里程。
圖4，利用UWB雷達進行短距探測
此外，UWB在短距程雷達系統(tǒng)中的應用彰顯了其在防碰撞技術領域的潛力。通過分析反射信號的到達時間，UWB能精確測定與鄰近物體的距離，使車輛能夠及時向駕駛員發(fā)出潛在危險的警報。
為行人與騎行者改善安全性
UWB技術還可以通過與“車對行人（V2P）”通信技術的結合，為行人和騎行者帶來顯著的安全性提升（圖5）。與“車對車（V2V）”通信類似，UWB協(xié)助導航系統(tǒng)識別附近是否有弱勢道路使用者（VRU）；例如攜帶智能手機或任何啟用UWB設備的行人。隨后，它準確測量與VRU的距離，并檢查是否存在碰撞風險。
圖5，在此場景中，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傳感器的車輛可以檢測到VRU的準確位置，從而幫助防止事故發(fā)生，讓道路更加安全。
面向未來，UWB技術在汽車行業(yè)的潛在應用既廣泛又多樣。從確保電動汽車無線充電設備對準，到實現(xiàn)停車場安全支付，再到改善行人的道路安全，UWB技術有望徹底改變我們的駕駛體驗。
將UWB技術融入汽車，不僅僅為了增強車輛的功能性，更為了是創(chuàng)建一個更安全、更便捷、更互聯(lián)的駕駛環(huán)境。行業(yè)預測顯示，未來不久將有半數(shù)新車采用UWB技術，為汽車安全與創(chuàng)新鋪就飛躍式發(fā)展的舞臺。
展望未來
UWB技術標志著汽車工業(yè)向前邁出的關鍵一步。它提供了增強的安全與保障，并開啟了通往眾多創(chuàng)新應用的大門；而這些應用有望重塑我們與汽車的交互方式。隨著這一技術的不斷演進，UWB無疑將在塑造未來汽車設計與功能性方面發(fā)揮核心作用；從而讓所有人的駕駛體驗更安全、更高效、更愉悅。
文章來源：Qorvo半導體
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