UWB技术引领汽车安全与互联驾驶的新纪元

发布日期：2024-06-17

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随着超宽带（Ultra-Wideband，UWB）技术的持续演进，它有望彻底革新车辆的功能与驾驶效率，并打造更安全、更互联的驾驶体验。

通过本文，您将了解到：

UWB技术为汽车行业带来的变革性推动。
这一技术如何增强车辆乘员检测、无钥匙车辆门禁系统及道路安全等应用。
如何将UWB集成到汽车中。

在汽车科技日新月异的发展图景中，超宽带（UWB）技术犹如创新的灯塔脱颖而出，尤其在车辆乘员检测领域。这种尖端技术以其低功耗无线功能而著称，如今正为车辆高阶安全措施和便捷性的提升铺平道路。

技术不断改善着我们的日常生活，但要真正使其发挥效用，它必须简单、安全、可靠且值得信赖。如同Wi-Fi和蓝牙这样的射频（RF）技术已极大提升了家庭和企业的连接性；然而，UWB作为一种安全、可靠、值得信赖的RF技术，以其独特的能力脱颖而出，能够进一步增强我们的生活品质。

UWB的应用范围固然广泛，但本文将重点聚焦其在交通事故救生这一车辆应用中的关键角色，从而让我们一窥更安全、更互联的未来驾驶体验。

UWB：汽车创新领域的多面手

汽车行业正迅速整合新技术，以提升安全性、保障性及整体消费者体验。为应对交通安全问题，相关技术已从雷达和摄像头等独立的车辆系统，演进到要求各制造商提供标准化的车联网技术。

这一向“车对万物（Vehicle-to-Everything，V2X）”通信技术的转变，为UWB技术打开了大门。该技术结合了精确定位、安全识别及超低延迟等特性于一身，从而加强了先进驾驶辅助系统（ADAS）及联网与自主驾驶汽车（CAV）的功能。

UWB在汽车中的一个核心应用是乘员检测能力；特别是在可能引发生命危险的场景中，如儿童被遗忘在炎热的车内（图1）。UWB利用信道脉冲响应（CIR）的独特特性来判断座椅是否被占用。

UWB技术引领汽车安全与互联驾驶的新纪元

图1，UWB应用于车辆乘员安全检测系统。

通过在车内发送UWB脉冲，信号在车内表面反射并最终到达接收器，从而实现了这一功能。其重点在于策略性地布置发射器和接收器的位置，确保信号能够覆盖乘客座椅区域。当座椅被占用时，CIR信号特征就会发生变化，系统据此检测出人员的存在。这一应用不仅加强了安全性，还使得车辆与其环境之间的交互达到了新的水平。

乘员检测之外的其它应用

除了乘员检测外，UWB的用途还延伸至包括数字钥匙在内的多种车载应用中。数字钥匙应用展现了UWB在提高车辆安全性、便利性和情境感知能力方面的多功能性。

由车联网联盟（Car Connectivity Consortium，CCC）开发的数字钥匙，利用UWB实现了无需手持设备或智能手机即可在靠近或离开时自动解锁和锁车的免接触可靠操作。数字钥匙应用了结合UWB与低功耗蓝牙（BLE）技术，示范了汽车如何安全地验证身份并与驾驶员的智能手机或智能手表进行通信（图2）。

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图2，数字钥匙将采用多个UWB传感器

在此系统中，配备UWB的智能手机或钥匙扣发送信号；多个安装在车辆上的UWB锚点接收到信号后会依次回复。随后，车辆据此计算与智能手机或用户间的精确距离。

数字钥匙工作流程的安全性得益于一项特别功能，即采用加扰时间戳序列（STS），并受到高级加密标准（AES）协议的保护。这一过程受复杂算法的保护；该算法在每次信号传输后都会更新STS代码，从而确保仅有授权设备能够进行通信。

不仅如此，除UWB外，我们还将低功耗蓝牙（BLE）技术用于初始高级别通信，以交换数字钥匙ID并验证用户身份，进一步增强了安全性并防止未经授权的访问。这一创新的数字钥匙车辆进出流程为用）带来了无缝且安全的体验（如图3所示）。

UWB技术引领汽车安全与互联驾驶的新纪元

图3，本图展示了数字钥匙的安全与交换流程

在高速行驶且车辆众多的情况下，自主驾驶汽车（CAV）的完美运行至关重要。以车队行驶为例，车辆紧密排列以通过减少空气阻力来节省燃油（如图4所示）。这种方法可以使货车运输更加安全高效，降低燃油成本和排放，缓解交通拥堵，加快配送速度，甚至延长电动汽车单次充电的行驶里程。

UWB技术引领汽车安全与互联驾驶的新纪元

图4，利用UWB雷达进行短距探测

此外，UWB在短距程雷达系统中的应用彰显了其在防碰撞技术领域的潜力。通过分析反射信号的到达时间，UWB能精确测定与邻近物体的距离，使车辆能够及时向驾驶员发出潜在危险的警报。

为行人与骑行者改善安全性

UWB技术还可以通过与“车对行人（V2P）”通信技术的结合，为行人和骑行者带来显著的安全性提升（图5）。与“车对车（V2V）”通信类似，UWB协助导航系统识别附近是否有弱势道路使用者（VRU）；例如携带智能手机或任何启用UWB设备的行人。随后，它准确测量与VRU的距离，并检查是否存在碰撞风险。

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图5，在此场景中，UWB被用于确保行人安全

例如，在三叉路口或任何十字路口，配备了UWB传感器的车辆可以检测到VRU的准确位置，从而帮助防止事故发生，让道路更加安全。

面向未来，UWB技术在汽车行业的潜在应用既广泛又多样。从确保电动汽车无线充电设备对准，到实现停车场安全支付，再到改善行人的道路安全，UWB技术有望彻底改变我们的驾驶体验。

将UWB技术融入汽车，不仅仅为了增强车辆的功能性，更为了是创建一个更安全、更便捷、更互联的驾驶环境。行业预测显示，未来不久将有半数新车采用UWB技术，为汽车安全与创新铺就飞跃式发展的舞台。

展望未来

UWB技术标志着汽车工业向前迈出的关键一步。它提供了增强的安全与保障，并开启了通往众多创新应用的大门；而这些应用有望重塑我们与汽车的交互方式。随着这一技术的不断演进，UWB无疑将在塑造未来汽车设计与功能性方面发挥核心作用；从而让所有人的驾驶体验更安全、更高效、更愉悦。

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