雷達(dá)技術(shù)的進(jìn)步和駕駛艙內(nèi)感應(yīng)技術(shù)的發(fā)展

汽車(chē)制造商在將雷達(dá)傳感器技術(shù)部署到車(chē)外使用方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但雷達(dá)傳感器技術(shù)也使他們能夠開(kāi)發(fā)出更有效的安全功能，尤其是車(chē)內(nèi)乘員檢測(cè)技術(shù)。

高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）采用感應(yīng)技術(shù)來(lái)了解外部環(huán)境，包括其他汽車(chē)、行人、騎自行車(chē)的人和建筑物。在車(chē)輛內(nèi)部，相同的技術(shù)現(xiàn)在可實(shí)現(xiàn)更高的精度和可靠性，包括車(chē)內(nèi)兒童感測(cè)、安全帶提醒和安全氣囊展開(kāi)。

駕駛艙內(nèi)傳感器的精度對(duì)于乘員檢測(cè)尤其重要。汽車(chē)?yán)走_(dá)傳感器提供了一種易于部署且價(jià)格合理的有效解決方案。

雷達(dá)可觀察到人眼無(wú)法觀察的目標(biāo)。駕駛艙內(nèi)感應(yīng)的許多應(yīng)用旨在確保乘客安全，但考慮到兒童被單獨(dú)留在車(chē)內(nèi)可能造成的悲劇性后果，最近汽車(chē)制造商和消費(fèi)者特別關(guān)注兒童感測(cè)問(wèn)題。

為解決這些問(wèn)題，歐洲新車(chē)評(píng)估計(jì)劃（Euro NCAP）路線圖將兒童感測(cè)解決方案添加為一大特色，而一些汽車(chē)制造商早在2020年就實(shí)施了此解決方案。此解決方案不僅只是檢測(cè)車(chē)內(nèi)是否有兒童。其旨在開(kāi)發(fā)一種系統(tǒng)，檢測(cè)可能在駕駛員視線之外（如向后的汽車(chē)安全座椅）的兒童，并將其與尺寸相似的目標(biāo)區(qū)分開(kāi)來(lái)。如今現(xiàn)代車(chē)輛可能已安裝了攝像頭或者座椅內(nèi)的重量傳感器，用于檢測(cè)車(chē)內(nèi)是否有乘員，但當(dāng)前技術(shù)存在局限性。

舉例來(lái)講，如果攝像頭角度擺放錯(cuò)誤，其可能無(wú)法識(shí)別出向后的汽車(chē)座位中的兒童，也無(wú)法辨別出蓋著毛毯兒童。過(guò)于強(qiáng)烈或是不足的可用光線會(huì)影響攝像頭的效果。攝像頭還引發(fā)運(yùn)動(dòng)感應(yīng)傳感器沒(méi)有的安全和隱私問(wèn)題。

除傳統(tǒng)的駕駛艙內(nèi)感應(yīng)技術(shù)的有效性缺陷之外，還有美學(xué)和設(shè)計(jì)方面的注意事項(xiàng)：攝像頭通常擺放在較為明顯的位置，車(chē)內(nèi)乘員也會(huì)更容易注意到攝像頭的存在。

另外，上述解決方案占用大量空間。車(chē)輛尺寸和布局會(huì)影響攝像頭的部署，這也決定了攝像頭視野的有效覆蓋范圍。如果您考慮使用諸如校車(chē)之類(lèi)的大型車(chē)輛，即使安裝了攝像頭，也可能會(huì)存在很多盲點(diǎn)，造成駕駛員可能會(huì)在終點(diǎn)站將熟睡的兒童遺忘在車(chē)內(nèi)。

采用毫米波技術(shù)的雷達(dá)傳感器可在各類(lèi)車(chē)廂內(nèi)提供有效的兒童感測(cè)所需的高精度，因?yàn)榕c攝像頭不同，這些傳感器不會(huì)受到物理阻擋。雷達(dá)傳感器可穿透塑料、干式墻和衣服等材料，即使兒童躲在公共汽車(chē)的后方或覆有毛毯也可被檢測(cè)到。

盡管在一些場(chǎng)景中，攝像頭確實(shí)可以在駕駛艙內(nèi)進(jìn)行有效監(jiān)控，但雷達(dá)傳感器可同時(shí)提供精確度和靈活度，因?yàn)樗鼈兛墒占罹_的車(chē)內(nèi)人數(shù)。

增強(qiáng)多個(gè)駕駛艙內(nèi)應(yīng)用

通過(guò)用雷達(dá)彌補(bǔ)體重傳感器的缺點(diǎn)，甚至完全將其替代，駕駛艙內(nèi)的感應(yīng)系統(tǒng)可檢測(cè)到人和運(yùn)動(dòng)，辨別人與無(wú)生命的目標(biāo)，從而幫助構(gòu)建更精確的安全帶提醒和安全氣囊展開(kāi)系統(tǒng)。

當(dāng)目標(biāo)重量超過(guò)某個(gè)閾值時(shí)，重量傳感器會(huì)觸發(fā)安全帶提醒。但重量傳感器無(wú)法區(qū)分與乘客大小和重量相似的袋子、箱子或錢(qián)包，而雷達(dá)傳感器可輕松將兩者區(qū)分開(kāi)來(lái)。

安全氣囊系統(tǒng)可受益于更精確的感應(yīng)。使用雷達(dá)可辨別座位上是兒童還是成人。萬(wàn)一展開(kāi)了安全氣囊，安全氣囊可以人員的身高進(jìn)行適應(yīng)調(diào)整。

圖1 兒童在車(chē)內(nèi)無(wú)人照管。

檢測(cè)生命體征

政府、當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)和消費(fèi)者需求推動(dòng)了對(duì)于能夠在駕駛艙內(nèi)有效檢測(cè)兒童的感應(yīng)系統(tǒng)的需求。汽車(chē)制造商對(duì)這一需求反響積極，開(kāi)始在他們生產(chǎn)的每一輛汽車(chē)中安裝低成本但有效的裝置。

雷達(dá)傳感器不僅可滿足當(dāng)今需求，而且已發(fā)展至可有效進(jìn)行兒童檢測(cè)的程度。

例如，TI的60 GHz單芯片AWR6843毫米波傳感器具有可檢測(cè)到呼吸的出色的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)功能，從而可以區(qū)分兒童和無(wú)生命的目標(biāo)。

TI毫米波傳感器的更高級(jí)功能包括在行駛途中同時(shí)估算駕駛員和乘員的心臟和呼吸頻率。在集成到頭頂控制臺(tái)或車(chē)頂頂棚后，此傳感器的功能范圍已覆蓋到所有乘客，從而使得應(yīng)用可以預(yù)估駕駛員的疲勞或困倦狀態(tài)并激活警報(bào)。

對(duì)于諸如檢測(cè)乘客或駕駛員姿勢(shì)等需要更高分辨率的應(yīng)用，配備毫米波傳感器的成像雷達(dá)可實(shí)現(xiàn)高分辨率的乘員檢測(cè)。

TI毫米波傳感器的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是60 GHz( AWR6843 ) 和77 GHz ( AWR1843 )器件的管腳對(duì)管腳兼容性，這使汽車(chē)制造商可根據(jù)地區(qū)法規(guī)要求部署這兩類(lèi)傳感器。它還使設(shè)計(jì)人員能夠在傳感器設(shè)計(jì)中重復(fù)使用硬件和軟件。

這些傳感器通過(guò)了AEC-Q100認(rèn)證，可幫助汽車(chē)設(shè)計(jì)人員達(dá)到車(chē)內(nèi)感應(yīng)系統(tǒng)的汽車(chē)安全完整性等級(jí)（ASIL）B的要求。傳感器還可在很廣的溫度范圍內(nèi)工作，包括在炎熱天氣中溫度可能會(huì)迅速升高的駕駛艙。

用于駕駛艙內(nèi)監(jiān)控的TI毫米波傳感器可提供具有集成處理功能（數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）、微控制器（MCU）、雷達(dá)硬件加速器）和低端至高端存儲(chǔ)范圍的單芯片解決方案。一個(gè)軟件開(kāi)發(fā)套件（mmWave-SDK）為所有其單芯片傳感器和成像雷達(dá)提供驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序編程接口。了解參考設(shè)計(jì)和示例。

圖2 技術(shù)演示顯示了使用毫米波雷達(dá)技術(shù)在車(chē)輛中進(jìn)行占用監(jiān)控和在場(chǎng)檢測(cè)的場(chǎng)景。

無(wú)縫傳感器解決方案

很多消費(fèi)者將能夠精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)兒童在場(chǎng)的駕駛艙內(nèi)傳感器作為優(yōu)先考慮因素，而這一需求得到了汽車(chē)原始設(shè)備制造商和一級(jí)供應(yīng)商的熱切回應(yīng)。任何解決方案都必須高度精確，且必須具有易于以隱秘和非侵入式的方式集成到車(chē)輛中的外形因素。

雷達(dá)傳感器不僅改變了車(chē)輛感應(yīng)周?chē)h(huán)境的方式，而且還改變了它們感應(yīng)車(chē)內(nèi)物體和乘員的方式?，F(xiàn)在單個(gè)雷達(dá)傳感器可以檢測(cè)并確定汽車(chē)內(nèi)所有乘員的位置，將后排座椅中的乘員歸類(lèi)為成人或兒童，并監(jiān)測(cè)乘員的生命體征。雷達(dá)具有穿透固體物質(zhì)的能力，從而使得其可比以往任何時(shí)候都更精確地檢測(cè)無(wú)人照管的兒童、監(jiān)測(cè)乘員狀態(tài)并預(yù)估駕駛員的生命體征。