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

汽車制造商在將雷達傳感器技術(shù)部署到車外使用方面取得了長足進步，但雷達傳感器技術(shù)也使他們能夠開發(fā)出更有效的安全功能，尤其是車內(nèi)乘員檢測技術(shù)。

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

駕駛艙內(nèi)傳感器的精度對于乘員檢測尤其重要。汽車雷達傳感器提供了一種易于部署且價格合理的有效解決方案。

雷達可觀察到人眼無法觀察的目標。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留在車內(nèi)可能造成的悲劇性后果，最近汽車制造商和消費者特別關(guān)注兒童感測問題。

為解決這些問題，歐洲新車評估計劃（Euro NCAP）路線圖將兒童感測解決方案添加為一大特色，而一些汽車制造商早在2020年就實施了此解決方案。此解決方案不僅只是檢測車內(nèi)是否有兒童。其旨在開發(fā)一種系統(tǒng)，檢測可能在駕駛員視線之外（如向后的汽車安全座椅）的兒童，并將其與尺寸相似的目標區(qū)分開來。如今現(xiàn)代車輛可能已安裝了攝像頭或者座椅內(nèi)的重量傳感器，用于檢測車內(nèi)是否有乘員，但當(dāng)前技術(shù)存在局限性。

舉例來講，如果攝像頭角度擺放錯誤，其可能無法識別出向后的汽車座位中的兒童，也無法辨別出蓋著毛毯兒童。過于強烈或是不足的可用光線會影響攝像頭的效果。攝像頭還引發(fā)運動感應(yīng)傳感器沒有的安全和隱私問題。

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)計方面的注意事項：攝像頭通常擺放在較為明顯的位置，車內(nèi)乘員也會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。車輛尺寸和布局會影響攝像頭的部署，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之類的大型車輛，即使安裝了攝像頭，也可能會存在很多盲點，造成駕駛員可能會在終點站將熟睡的兒童遺忘在車內(nèi)。

采用毫米波技術(shù)的雷達傳感器可在各類車廂內(nèi)提供有效的兒童感測所需的高精度，因為與攝像頭不同，這些傳感器不會受到物理阻擋。雷達傳感器可穿透塑料、干式墻和衣服等材料，即使兒童躲在公共汽車的后方或覆有毛毯也可被檢測到。

盡管在一些場景中，攝像頭確實可以在駕駛艙內(nèi)進行有效監(jiān)控，但雷達傳感器可同時提供精確度和靈活度，因為它們可收集最精確的車內(nèi)人數(shù)。

增強多個駕駛艙內(nèi)應(yīng)用

通過用雷達彌補體重傳感器的缺點，甚至完全將其替代，駕駛艙內(nèi)的感應(yīng)系統(tǒng)可檢測到人和運動，辨別人與無生命的目標，從而幫助構(gòu)建更精確的安全帶提醒和安全氣囊展開系統(tǒng)。

當(dāng)目標重量超過某個閾值時，重量傳感器會觸發(fā)安全帶提醒。但重量傳感器無法區(qū)分與乘客大小和重量相似的袋子、箱子或錢包，而雷達傳感器可輕松將兩者區(qū)分開來。

安全氣囊系統(tǒng)可受益于更精確的感應(yīng)。使用雷達可辨別座位上是兒童還是成人。萬一展開了安全氣囊，安全氣囊可以人員的身高進行適應(yīng)調(diào)整。

圖1 兒童在車內(nèi)無人照管。

檢測生命體征

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

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

例如，TI的60 GHz單芯片AWR6843毫米波傳感器具有可檢測到呼吸的出色的運動檢測功能，從而可以區(qū)分兒童和無生命的目標。

TI毫米波傳感器的更高級功能包括在行駛途中同時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或車頂頂棚后，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。

對于諸如檢測乘客或駕駛員姿勢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可實現(xiàn)高分辨率的乘員檢測。

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

這些傳感器通過了AEC-Q100認證，可幫助汽車設(shè)計人員達到車內(nèi)感應(yīng)系統(tǒng)的汽車安全完整性等級（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)字信號處理器（DSP）、微控制器（MCU）、雷達硬件加速器）和低端至高端存儲范圍的單芯片解決方案。一個軟件開發(fā)套件（mmWave-SDK）為所有其單芯片傳感器和成像雷達提供驅(qū)動程序和應(yīng)用程序編程接口。了解參考設(shè)計和示例。

圖2 技術(shù)演示顯示了使用毫米波雷達技術(shù)在車輛中進行占用監(jiān)控和在場檢測的場景。

無縫傳感器解決方案

很多消費者將能夠精準監(jiān)測兒童在場的駕駛艙內(nèi)傳感器作為優(yōu)先考慮因素，而這一需求得到了汽車原始設(shè)備制造商和一級供應(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輛中的外形因素。

雷達傳感器不僅改變了車輛感應(yīng)周圍環(huán)境的方式，而且還改變了它們感應(yīng)車內(nèi)物體和乘員的方式。現(xiàn)在單個雷達傳感器可以檢測并確定汽車內(nèi)所有乘員的位置，將后排座椅中的乘員歸類為成人或兒童，并監(jiān)測乘員的生命體征。雷達具有穿透固體物質(zhì)的能力，從而使得其可比以往任何時候都更精確地檢測無人照管的兒童、監(jiān)測乘員狀態(tài)并預(yù)估駕駛員的生命體征。