《電子技術(shù)應(yīng)用》
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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

2020-09-22
來(lái)源:電子工程世界
關(guān)鍵詞: 雷達(dá)技術(shù) ADAS NCAP

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  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。

  

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  圖1:兒童在車(chē)內(nèi)無(wú)人照管,。

  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,。

  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(mǎn)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),。

  

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  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,。

  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,。

  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,。


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