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雷達技術的進步和駕駛艙內感應技術的發展

本文作者:Kishore Ramaiah       點擊: 2020-09-22 12:28
前言:
採用毫米波技術的雷達感測器為多類駕駛艙內監控應用提供了高精度和靈活性,由於其尺寸較小,可以輕鬆和隱藏式的集成到車輛中。
 
 
汽車製造商在將雷達感測器技術部署到車外使用方面取得了長足進步,但雷達感測器技術也使他們能夠開發出更有效的安全功能,尤其是車內乘員檢測技術。
 
高級駕駛輔助系統(ADAS)採用感應技術來瞭解外部環境,包括其他汽車、行人、騎自行車的人和建築物。在車輛內部,相同的技術現在可實現更高的精度和可靠性,包括車內兒童感測、安全帶提醒和安全氣囊展開。
 
駕駛艙內感測器的精度對於乘員檢測尤其重要。汽車雷達感測器提供了一種易於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。駕駛艙內感應的許多應用旨在確保乘客安全,但考慮到兒童被單獨留在車內可能造成的悲劇性後果,最近汽車製造商和消費者特別關注兒童感測問題。
 
圖1:兒童在車內無人照管。
 
為解決這些問題,歐洲新車評估計畫(Euro NCAP)路線圖將兒童感測解決方案添加為一大特色,而一些汽車製造商早在2020年就實施了此解決方案。此解決方案不僅只是檢測車內是否有兒童。其旨在開發一種系統,檢測可能在駕駛員視線之外(如向後的汽車安全座椅)的兒童,並將其與尺寸相似的目標區分開來。如今現代車輛可能已安裝了攝像頭或者座椅內的重量感測器,用於檢測車內是否有乘員,但當前技術存在局限性。
 
舉例來講,如果攝像頭角度擺放錯誤,其可能無法識別出向後的汽車座位中的兒童,也無法辨別出蓋著毛毯兒童。過於強烈或是不足的可用光線會影響攝像頭的效果。攝像頭還引發運動感應感測器沒有的安全和隱私問題。
 
除傳統的駕駛艙內感應技術的有效性缺陷之外,還有美學和設計方面的注意事項:攝像頭通常擺放在較為明顯的位置,車內乘員也會更容易注意到攝像頭的存在。
 
另外,上述解決方案佔用大量空間。車輛尺寸和佈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範圍。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。
 
採用毫米波技術的雷達感測器可在各類車廂內提供有效的兒童感測所需的高精度,因為與攝像頭不同,這些感測器不會受到物理阻擋。雷達感測器可穿透塑膠、幹式牆和衣服等材料,即使兒童躲在公共汽車的後方或覆有毛毯也可被檢測到。
 
儘管在一些場景中,攝像頭確實可以在駕駛艙內進行有效監控,但雷達感測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人數。
 
增強多個駕駛艙內應用
通過用雷達彌補體重感測器的缺點,甚至完全將其替代,駕駛艙內的感應系統可檢測到人和運動,辨別人與無生命的目標,從而説明構建更精確的安全帶提醒和安全氣囊展開系統。
 
當目標重量超過某個閾值時,重量感測器會觸發安全帶提醒。但重量感測器無法區分與乘客大小和重量相似的袋子、箱子或錢包,而雷達感測器可輕鬆將兩者區分開來。
 
安全氣囊系統可受益於更精確的感應。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調整。
 
檢測生命體征
政府、當地法規和消費者需求推動了對於能夠在駕駛艙內有效檢測兒童的感應系統的需求。汽車製造商對這一需求反響積極,開始在他們生產的每一輛汽車中安裝低成本但有效的裝置。
 
雷達感測器不僅可滿足當今需求,而且已發展至可有效進行兒童檢測的程度。
 
例如,TI的60 GHz單晶片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,從而可以區分兒童和無生命的目標。
 
TI毫米波感測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。在集成到頭頂控制台或車頂頂棚後,此感測器的功能範圍已覆蓋到所有乘客,從而使得應用可以預估駕駛員的疲勞或困倦狀態並啟動警報。
 
對於諸如檢測乘客或駕駛員姿勢等需要更高解析度的應用,配備毫米波感測器的成像雷達可實現高解析度的乘員檢測。
 
圖2:技術演示顯示了使用毫米波雷達技術在車輛中進行佔用監控和在場檢測的場景。
 
TI毫米波感測器的一個主要優勢是60 GHz(AWR6843 ) 和77 GHz (AWR1843 )器件的管腳對管腳相容性,這使汽車製造商可根據地區法規要求部署這兩類感測器。它還使設計人員能夠在感測器設計中重複使用硬體和軟體。
 
這些感測器通過了AEC-Q100認證,可幫助汽車設計人員達到車內感應系統的汽車安全完整性等級(ASIL)B的要求。感測器還可在很廣的溫度範圍內工作,包括在炎熱天氣中溫度可能會迅速升高的駕駛艙。
 
用於駕駛艙內監控的TI毫米波感測器可提供具有集成處理功能(數位訊號處理器(DSP)、微控制器(MCU)、雷達硬體加速器)和低端至高端存儲範圍的單晶片解決方案。一個軟體發展套件(mmWave-SDK)為所有其單晶片感測器和成像雷達提供驅動程式和應用程式設計發展介面。瞭解參考設計和示例。
 
無縫感測器解決方案
很多消費者將能夠精准監測兒童在場的駕駛艙內感測器作為優先考慮因素,而這一需求得到了汽車原始設備製造商和一級供應商的熱切回應。任何解決方案都必須高度精確,且必須具有易於以隱秘和非侵入式的方式集成到車輛中的外形因素。
 
雷達感測器不僅改變了車輛感應周圍環境的方式,而且還改變了它們感應車內物體和乘員的方式。現在單個雷達感測器可以檢測並確定汽車內所有乘員的位置,將後排座椅中的乘員歸類為成人或兒童,並監測乘員的生命體征。雷達具有穿透固體物質的能力,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、監測乘員狀態並預估駕駛員的生命體征。
 
 
 
 

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