芝能智芯出品车载超宽带（UWB）雷达作为一项“古老”技术的全新应用，正凭借其高精度、低功耗和多功能特性在汽车行业崭露头角。
与毫米波雷达、摄像头等传统方案相比，UWB雷达在儿童存在检测、手势识别和入侵警报等场景中展现出独特优势，尤其在隐私保护和成本效益方面表现突出。
我们从UWB雷达的技术原理、与毫米波雷达的对比优势，以及其在车载场景中的产业化潜力。结合全球安全法规推动和智能汽车趋势，探讨UWB雷达如何在竞争激烈的车载传感市场中占据一席之地，并展望其在医疗、物联网等领域的扩展应用。
UWB雷达的技术原理与车载应用
超宽带（UWB）技术是一种利用3.1至10.6 GHz宽频带无线电波的通信协议，以短脉冲形式传输数据，典型工作频率在6至8 GHz。UWB雷达基于脉冲无线电技术，通过发射短时UWB脉冲并测量其反射时间（飞行时间，ToF）实现目标检测。
● 与传统UWB测距需两设备通信不同，UWB雷达仅需单一传感器即可工作，其核心流程包括：
◎ 信号发射与接收：UWB天线发射纳秒级脉冲，接收物体反射信号。
◎ 信号处理：反射信号经低噪声放大器（LNA）放大，通过I/Q混频器下变频为基带信号，再由模数转换器（ADC）数字化。
◎ 数据分析：通过信道脉冲响应（CIR）分析信号传播特性，结合多普勒效应计算目标距离、速度和运动轨迹。
UWB雷达的高带宽（通常>500 MHz）赋予其毫米级距离分辨率和亚度角分辨率，远超窄带技术。此外，其低频段特性使其能够穿透衣物、塑料和座椅等介质，适合复杂环境下的生命体征检测。
● UWB雷达在汽车行业的商用化主要聚焦于以下场景：
◎ 儿童存在检测（CPD）：通过检测低于1次/分钟的呼吸频率（bpm），UWB雷达可精准识别车内遗留的儿童或宠物，满足Euro-NCAP、CNCAP和NHTSA的安全法规要求。例如，恩智浦的UWB雷达可利用车内数字钥匙锚点实现无额外硬件的CPD功能。
◎ 手势识别：基于相干解调架构和测距算法，UWB雷达支持非接触式操作，如脚踢开后备箱或挥手控制车门，优化用户体验。
◎ 入侵警报：UWB雷达可检测车窗破损或非法进入的微小振动，结合生命体征检测降低误报率，提升车辆安全性。
◎ 无钥匙进入：UWB的高精度测距（误差<10 cm）和IEEE 802.15.4z安全标准有效防止中继站攻击，使手机或钥匙扣成为安全可靠的数字钥匙。
◎ 安全带提醒：通过检测乘客位置和生命体征，UWB雷达可避免因行李误触发警报，提升系统智能化。
● UWB雷达在车载场景中展现了显著的技术特性和优势，
◎ 包括毫米级测距和微动检测的高精度能力，适合生命体征监测和手势识别；
◎ 低频段信号的穿透性使其能穿透非金属介质，有效克服视觉方案常见的遮挡问题；
◎ 脉冲式工作模式带来的低功耗特性，使得单次检测功耗低于毫瓦级，非常适合常开应用场景；
◎ 多功能集成允许单一UWB锚点同时支持测距、雷达和通信功能，减少了硬件需求；
◎ 相较于摄像头，UWB雷达无需采集图像，从而降低了隐私泄露的风险。
● 然而，UWB雷达也面临一些挑战，
◎ 如雷达模式需要较长的无线电开启时间以进行常开监测，增加了能耗；
◎ 中国新规将UWB频段限制在7235-8750 MHz范围内，可能影响信号带宽和检测范围；
◎ 多UWB应用（如数字钥匙与雷达）共存时需协调工作频率，避免信号冲突。
这些特性与挑战共同定义了UWB雷达在车载应用中的现状与发展潜力。
UWB雷达与毫米波雷达的对比分析
毫米波雷达（mmWave Radar）作为车载传感的主流技术，工作频率通常在24 GHz或77 GHz，带宽较窄（<4 GHz），主要用于自动驾驶和环境感知。
● UWB雷达与毫米波雷达在技术特性上的对比如下：
UWB雷达在车载应用中的优势显著。
◎ 首先是高精度与微动检测能力，其宽带宽特性使得它在短距离（<10米）场景中具有更高的分辨率，特别适合检测如婴儿呼吸这样的微弱生命体征；相比之下，毫米波雷达的厘米级分辨率更适合中远距离目标检测。
◎ 其次，UWB雷达的低频段信号能穿透非金属材料，适用于车内复杂环境下的儿童检测，而毫米波雷达在这种环境下性能会因金属或液体阻挡而下降。
◎ 隐私保护方面，UWB雷达无需图像采集，降低了隐私泄露风险，而毫米波雷达通常需要配合摄像头使用，增加了隐私风险。
◎ 多功能集成上，UWB雷达可以复用数字钥匙锚点，同时支持测距、雷达和手势识别等功能，硬件集成度更高，成本效益明显，单芯片成本约4-4.5美元，一辆车大约需要5颗，总成本约为150人民币，远低于毫米波雷达方案的成本。
然而，UWB雷达也面临挑战，例如其低频段限制了远距离检测的分辨率，覆盖范围主要限于短距离（<10米），并且商用化仍处于早期阶段，需进一步优化算法和硬件。
毫米波雷达虽然在高频段（77 GHz）提供了更大的信息容量，适合高速场景，并且探测距离可达100米以上，但其高昂的成本和技术成熟度限制了其在一些应用场景中的竞争力。
产业对比显示，毫米波雷达供应商拥有成熟的产业链，而UWB雷达则受益于消费电子领域的发展，生态联动性更强。
在全球安全法规推动下，UWB雷达凭借低成本和多功能特性契合OEM降本增效需求，特别是在儿童存在检测和手势控制等领域展现出独特竞争力。
随着软件定义汽车趋势的发展，UWB雷达的OTA更新功能可为其新增功能，无需硬件改动，进一步降低开发成本，展示了广阔的产业化前景。
小结
车载UWB雷达作为一项从军用走向民用的“老技术”，正凭借其毫米级精度、强穿透性和低成本特性在汽车行业掀起新热潮。
相较于毫米波雷达，UWB雷达在儿童存在检测、手势识别和隐私保护方面展现出显著优势，尤其在法规驱动和降本需求的推动下，成为中低端车型的理想选择。
频段限制和远距离性能不足使其无法完全取代毫米波雷达，但其多功能集成和生态联动性为其在智能汽车和物联网领域开辟了广阔空间。
