Потребность в интеллектуальных и безопасных системах мониторинга салона быстро растет по мере развития автомобильных технологий. В связи с ужесточением нормативных требований, а не просто как функция комфорта, все большую потребность в салонном радаре миллиметрового диапазона, становится все более актуальной. Традиционные решения, такие как датчики давления и камеры, часто имеют недостатки, например, высокий уровень ложных срабатываний, чувствительность к освещению и проблемы с конфиденциальностью. Миллиметровый радар стал ведущей технологией для мониторинга салона благодаря высокой проникающей способности (например, сквозь одеяла), бесконтактному обнаружению и возможности сохранения конфиденциальности. Нормативные рамки, такие как Euro NCAP, которая теперь включает в свою систему оценки активной безопасности напоминание о пристегивании ремней безопасности (SBR/SOD) и обнаружение присутствия ребенка (CPD), признают эту тенденцию.
Основные области применения
Выявление присутствия ребенка (CPD)
Встроенный в салон радар способен обнаруживать микроскопические движения, такие как смещение грудной клетки всего на 4 мм, чтобы определить, был ли ребенок оставлен в автомобиле. В соответствии с нормативными требованиями, система должна функционировать в течение заданного времени после выключения автомобиля и предлагать многоуровневые оповещения посредством внешних, звуковых и визуальных сигналов. Благодаря этой функции у детей, оставленных в автомобиле, значительно снижается вероятность получения травм, связанных с перегревом.Система напоминания о пристегивании ремней безопасности и обнаружения присутствия человека на сиденье (SOD/SBR)
Благодаря точному различению взрослых и детей радар повышает защиту пассажиров при столкновениях и оптимизирует стратегии срабатывания подушек безопасности. Интегрированные системы напоминания о пристегнутых ремнях безопасности, предоставляя оповещения в режиме реального времени для непристегнутых пассажиров, могут повысить общую безопасность в салоне. Высокая точность обнаружения поддерживается в сложных условиях салона благодаря использованию сложных алгоритмов.Система обнаружения вторжений (IDS)
Радар обеспечивает круглосуточную безопасность и защищает конфиденциальность пассажиров, отслеживая необычные движения в салоне, такие как несанкционированное проникновение или разбитие окон, когда автомобиль выключен. Он делает это, работая в режиме низкого энергопотребления (~15 мВт).Контроль жизненно важных показателей
Для отслеживания усталости водителя, оценки состояния здоровья пассажиров или обеспечения персонализированных интеллектуальных услуг в салоне, бортовой радар может извлекать физиологические данные в режиме реального времени, такие как частота сердечных сокращений и дыхание. Методы TinyML и периферийного ИИ снижают количество ложных срабатываний и повышают точность мониторинга.
Архитектура технических систем
Сложная система бортового радара объединяет в себе как аппаратное, так и программное обеспечение:
Аппаратный уровень: для сбора и первоначальной обработки сигналов используются радиочастотные интегральные схемы (РЧИС), микроконтроллеры (МКУ) и цифровые сигнальные процессоры (ЦСП).
Цепочка обработки сигналов: Для алгоритмического анализа исходные данные в одномерном, двухмерном или трехмерном формате формируются с использованием технологии частотно-модулированной непрерывной волны (FMCW).
Алгоритмический слой: Для идентификации пассажиров, отслеживания жизненно важных показателей и инициирования оповещений модели машинного обучения анализируют облака точек и тепловые карты. Надежность в сложных условиях салона повышается за счет обучения на реальных данных.
Коммуникационный уровень: Для обеспечения интеграции с системами безопасности транспортного средства результаты передаются на центральные контроллеры по шине CAN или другим сетям транспортного средства.
Ключевые показатели эффективности
К критически важным показателям относятся, например, поле зрения (FoV), топология антенны, разрешение по расстоянию, угловое разрешение, точность углов, соответствие нормативным требованиям и плотность каналов.
Разрешение по расстоянию: точность на уровне сантиметров возможна с помощью высокочастотного радара в зависимости от полосы пропускания сканирования.
Длина волны и количество антенных каналов определяют угловое разрешение; многоканальные конструкции улучшают определение местоположения человека.
Соответствие нормативным требованиям: Для гарантированного законного использования в серийных автомобилях системы должны соответствовать региональным правилам регулирования частотного спектра.
Тенденции и направления развития технологий
Доплеровский радар 24 ГГц: недорогой, полезен для базового мониторинга жизненно важных показателей, но не предоставляет точных данных о расстоянии.
Радар FMCW 60 ГГц: популярное решение, обеспечивающее обработку данных в реальном времени с помощью ИИ на периферии сети и получение высококачественных 3D/4D изображений облака точек.
UWB-радар: недорогое, многоразовое оборудование с более низким угловым разрешением, которое можно использовать в приложениях, не требующих высокой точности.
Изменчивость реальных физиологических сигналов и помехи окружающей среды (такие как препятствия, отражения и электронные шумы) представляют собой проблемы. Обработка сигналов, оптимизированная конструкция антенн и усовершенствованные алгоритмы искусственного интеллекта — все это часть решений.
К числу перспективных тенденций развития относятся:
Обработка данных с помощью ИИ на периферии сети: для обнаружения объектов в реальном времени с низкой задержкой нейронные сети устанавливаются непосредственно на SoC радаров.
Многомодальное слияние: для интеллектуальных приложений в салоне автомобиля уровня L3+ интеграция семантических данных с камер с обнаружением микро-движений радаром позволяет повысить точность и надежность обнаружения.
Анализ вариабельности сердечного ритма: персонализированные интеллектуальные услуги в салоне самолета становятся возможными благодаря расширению мониторинга для оценки состояния здоровья, эмоционального состояния и уровня усталости.
Подведение итогов
При проектировании бортового радара необходимо учитывать расположение антенн, плотность каналов, алгоритмы искусственного интеллекта и нормативные требования, что является сложной задачей системной инженерии. Радары миллиметрового диапазона обеспечивают мощную технологическую поддержку безопасности автомобилей благодаря непрерывной оптимизации и многомодальной интеграции, что позволяет им играть решающую роль в обнаружении присутствия ребенка, мониторинге жизненно важных показателей и создании интеллектуальных систем управления салоном.