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毫米波雷達將在智慧座艙產(chǎn)生哪些奇特的效應?

2020/09/29
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各位朋友,大家好!我是來自南京楚航科技的 CEO 楚詠焱。我們是一家初創(chuàng)科技公司,主營業(yè)務是車用毫米波雷達,它主要應用在 ADAS自動駕駛系統(tǒng)上面,為什么今天跨界來到汽車座艙會議上,因為我們最近正在跟韓國一家企業(yè)在汽車座艙上開展合作,我們發(fā)現(xiàn)毫米波雷達在智能座艙打造上也很有用武之地,因此今天跟大家探討一下毫米波雷達在智慧座艙上的最新應用,以及毫米波在未來汽車上的應用場景與落地技術。

關于智慧座艙方面的發(fā)展趨勢,我相信大家都比較了解。這張圖統(tǒng)計的數(shù)據(jù)涵蓋面比較廣,包括從傳感、DMS、攝像頭、非接觸式感知,執(zhí)行端、HUD 等。

我想先介紹一下毫米波雷達在哪些方面有應用。比如說特斯拉有中控大屏,會顯示本車的位置,相鄰車道的情況等,這種應用主要就是攝像頭加毫米波雷達融合而成。但實際上,當攝像頭看得到前后車道上的情況時,司機肉眼本身也看得到,其實不必看中控大屏。

那什么樣的情況需要這種應用呢,得看具體的環(huán)境,如果你只是為了視覺上自然一點,可以不用中控屏。但如果視線受影響,在逆光眩目的時候、在雨霧的天氣、在黑夜看不清楚,就可能需要借助中控大屏的支持,告訴你相鄰車道有哪些車,本車道有哪些車,甚至如果可以提供一些相關信息,用雷達探測與前方車輛的距離,兩車相對車速多少,在中控大屏上顯示一個數(shù)字。

當兩車相對直接距離和相對車速低于臨界值的時候,甚至會把這個值亮成紅色,或者做一個預警,現(xiàn)在有一個碰撞的危險,就是完全撇開 AEB 和 FCW,做一個可視化智能座艙的這些功能,包括還可以用毫米波雷達做一個盲區(qū)偵測的功能,當你看不到后方或者有被檔住的車輛,它們也可以同時顯示在中控大屏上,這樣有比較完善的全視角,尤其是在視覺被遮擋的情況下。

這是我們設想的毫米波雷達在座艙上的一個應用。毫米波雷達可以探測到目標,可以知道速度、距離、相對位置,包括大概的反射率,即 RCS 雷達反射截面積。我們現(xiàn)在可以通過做一些算法訓練,大概做一個分類,比如說點與點之間的關聯(lián),可以知道前面是一個人,是一輛小車,還是一輛大車,這樣通過車機端把信息轉為可視化的效果,可以讓你看到整個路況。

當然也會發(fā)生一些問題,比如前兩天網(wǎng)上一直傳的特斯拉汽車看到了鬼。因為在駕駛者沒看到前面有人的時候,中控大屏顯示有人站在前面,這就是雷達所謂的鬼點。這也是為什么 AEB 系統(tǒng)需要雷達跟攝像頭做一個融合的原因,因為有時候通過地面反射,或者窨井蓋,或者鐵軌等,會有一些類似人形的特殊反射點,讓雷達系統(tǒng)算法判斷前面有一個人,這就是雷達看到的鬼。

這張圖上的產(chǎn)品,是我們現(xiàn)在推廣的用在車前向的長距雷達,我們用了恩智浦的 RF-CMOS 芯片組,可探測到 300 米距離,還可以做高度的檢測。高度檢測的作用是之前 AEB 一直被詬病的一點,就是當你經(jīng)過路上高處標識牌的時候,它會自動剎車,導致后面追尾。當?shù)厣嫌幸粋€易拉罐滾過去或者窨井蓋的時候,它也會自動剎車,也造成后面追尾。而當我們可以檢測到前方物體高度信息之后,就可以解決這個問題,它可以判斷是否可以通過。同時我們還做了一些功能安全的設置,有抗干擾的,用來做預警的,這些功能要毫米波雷達實現(xiàn)綽綽有余,也滿足了客戶的需求。

這個是在 AEB 和 FCW 上面的應用。

這是一段自適應巡航(ACC)的模擬視頻(現(xiàn)在是截圖)。這里要回到 ADAS 上,ACC 就是系統(tǒng)根據(jù)毫米波雷達探測到的前車的車速和相對距離之后,會自動調整跟車的距離,還有在跟前方車輛或障礙物接近到可能碰撞的距離時提出 FCW 預警。

還有一個車內智能座艙的應用是針對活體檢測的。今年夏天在廣州發(fā)生了一件不幸的事情,有兩個小朋友,跑到鄰居家院內車門未鎖的車上玩,可能因到處亂按鎖上車門,30 分鐘車內溫度達到 90 度,兩個小朋友在車里面因高溫窒息而死亡。其實這種意外事故,在歐洲每年也要發(fā)生幾十上百起。我之前在歐洲待了 18 年,經(jīng)常聽說這種事故。有一次我?guī)鹤尤ベ徫?,在超市碰到熟人,兩個人就開始聊天,過了一會兒之后,才想起來我兒子還在車里面,當時就嚇得不得了,趕緊跑向停車場。

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這種意外和疏忽歐洲每年都發(fā)生,所以歐盟委員會強制規(guī)定自 2025 年起所有下線的乘用車,都必須安裝后排活體檢測雷達系統(tǒng)。然后大家可能會問,為什么不安裝攝像頭呢?如果是在國內,攝像頭可能沒問題,但在歐美國家是行不通的,因為你的攝像頭對著你的孩子在拍,把行為和動作拍下來是嚴重侵犯個人隱私的。在歐洲幼兒園里,園方想給幼兒拍照,老師都要發(fā)一堆材料給我簽字,讓我同意之后才能拍。所以使用雷達的好處是,它可以探測到一個人在車里,但它不知道是誰,在干什么,能夠最大限度保護個人隱私。
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那么這個探測原理是什么呢?其實很簡單,我們雷達有多普勒的反射,可以探測到速度,而我們人和動物的呼吸和心跳頻率,其實是一個很小的正弦運動,是有規(guī)律的。因為其它一些動作比如物體的晃動,是不規(guī)律的運動,但如果是人和動物的呼吸、心跳和脈動,其運動在一定時間內是重復的,我們把這個頻率過濾出來,就是人和動物的心跳和呼吸,這樣我們就能判斷車內有活體人或動物存在。
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我們這款產(chǎn)品是安裝在車的頂棚上的,可以判斷每排乘客的占位情況。同時經(jīng)過優(yōu)化后,可以知道哪個位置上坐了人,甚至可以知道哪里做的是大人,或者小孩,可以知道后排是否系了安全帶,還可以透過玻璃,看車外是否有人靠在你車上做一些什么事情。甚至當你車關門的時候,還可以做防夾,這些都是我們申請了專利的特殊功能。目前我們正在跟幾個車廠談功能的落地,我們發(fā)現(xiàn)有迫切需求的其實是校車,因為正好前段時間發(fā)生了校車遺忘小孩子導致高溫死亡的事情??赡茉从谛\囁緳C對眾多孩子不是特別熟悉,可能會發(fā)生遺忘,我們在校車上安裝生命體征探測雷達,就可以避免這類悲劇。
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這個 ROA 生命體征探測系統(tǒng)可以跟手機 App 聯(lián)動在一起,當車門從外面上鎖時系統(tǒng)檢測到車內存在活體生命的時候,就會給車主或者駕駛者發(fā)送一條提醒短信,同時亮外車燈警示。
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同時我們這款產(chǎn)品可以做駕駛員的心跳檢測,我們收到了幾個來自日本的客戶需求,因為生活壓力太大,日本每年有十幾起駕駛員突發(fā)心臟病,會把車開進人群里面,所以心跳檢測并及時報警對他們來說快變成剛需了。

這一類場景在中國也有一個雷同,就是公交車司機,他們如果健康狀況不良發(fā)生事故影響會比較大,所以各地公交集團現(xiàn)在都很重視,我們也正在跟一些城市公交集團在討論給一些駕駛員安裝上駕駛員生命體征探測。我有一個朋友所在的公交公司,每個司機上車之前都需要做一系列的檢測,包括檢測血糖、血壓,還要看疲勞程度,心跳更是時時監(jiān)測的,這項業(yè)務有可能會是一個前景很好的市場。

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駕駛員生命體征探測(DMS)正在進行心跳檢測,此外還可以檢測后排乘客占位情況,不論乘客是坐在中間的位置,還是左邊的位置,還是右邊的位置。
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還有一個應用方向,就是車內的手勢識別。我們用雷達可以進行一些簡單的手勢識別,左劃、右劃、上劃、下劃、旋轉、雙擊、單擊等手勢動作,可以讓司機在開車時做一些無接觸式的操作。

最后介紹一下我們公司。我們現(xiàn)在做的雷達應用范圍比較廣,除了車載的前裝、后裝,做各種 ADAS 系統(tǒng),我們還做無人機的定高與避障,甚至上海黃浦江上的蘭黛公主號也裝了我們的 16 個雷達用于自動泊船。

我們還跟騰訊加速器的一些合作伙伴一起做智能家居。我們還跟人談起養(yǎng)老院老人的心跳檢測,包括浴室防跌倒,偵測他的微多普勒等。車的運動是直線的,運動是線性變化的,而人的手這樣動,腳在那樣動,速度是不規(guī)則的,我們叫微多普勒,可以通過微多普勒和高度檢測看是否存在老人跌倒。這方面的應用,還可以用在智慧城市、智慧道路、交通流量的管控,以及靜態(tài)的智慧停車的監(jiān)控上。

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我們公司是 2018 年成立的,經(jīng)歷三輪融資,現(xiàn)在總部搬到了南京江北新區(qū),我們在安徽安慶有一條年產(chǎn) 45 萬只雷達的產(chǎn)線。一些產(chǎn)品已經(jīng)進入量產(chǎn)階段,比如商用車角雷達這一款,就是用于商用車右側盲區(qū)檢測的。同時前向雷達和心跳檢測、活體檢測等產(chǎn)品也在推廣。我們跟德國公司也在做雷達芯片,會做一版所謂的封裝天線,即把天線做進芯片里面,就是下一代的雷達天線。
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簡單介紹一下我們的團隊。我本人是 2000 年同濟大學交換到德國亞琛工大讀書的,畢業(yè)之后就一直在德國博世集團做底盤控制器的研發(fā)和管理工作,博世所有的控制器研發(fā)我基本都做過,比如 ESP、ABS、安全氣囊等,因此對這一塊比較了解。然后帶團隊做了博世最新第五代的雷達,因此對雷達也有比較清楚的了解,于是組建團隊回國創(chuàng)業(yè)。我在博世工作十三年,參與做了很多博世乃至歐洲的功能安全等技術標準的制定,做了十年的功能安全工作。

CTO 張我弓是我在博世時的同事,是從武大交換到斯圖加特大學讀了半導體工程博士,畢業(yè)之后主導了博世第三代雷達天線的設計,所以我們兩個是專業(yè)做雷達出身的。他在半導體方面也比較厲害,后來去到 IHP 研究所,就是跟我們合作做芯片的,做了兩個德意志基金的項目,設計了當時速度最快的射頻收發(fā)器和 80GHz AIP 封裝天線,還發(fā)表了 30 多篇專業(yè)論文,最新的一篇論文還獲得了 HPOE 國際天線年會的最佳論文獎。

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另外一個合伙人李烜是保時捷設計車路安全的設計師,漢諾威大學 CAE 碩士,12 年工作經(jīng)驗,德國博坦德公司 CAE 專家,主導大眾和保時捷主要平臺被動安全研發(fā),熟悉主流車廠研發(fā)流程和平臺設計,有 12 項 PCT 國際專利。

技術和顏值擔當是我們的 Erich Kapser 教授,他是奧地利格拉茨大學物理學博士,斯圖加特大學教授,半導體研究所所長,華中科技大學客座教授,曾任德國奔馳研發(fā)總監(jiān),硅基電子微波射頻領域全球頂尖的專家,發(fā)表專業(yè)論文五百多篇。Erich Kapser 教授是半導體的所長,可以說是硅基電子的奠基人,我們現(xiàn)在大學里看到的很多硅基電子方面的書,很多都是他寫的。他比較有名的是 1985 年申請了全世界第一個自動泊車的專利,所以他也是自動駕駛的奠基人,現(xiàn)在幫我們負責一些前沿的,包括 AIP 方面的工作。

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我們現(xiàn)在有大概 100 人左右的團隊在南京、上海、合肥和安慶,大部分人都有 5-10 年汽車行業(yè)工作經(jīng)驗,很多是我在蘇州博世時候的同事。我們現(xiàn)在做的事情非常多,服務一級供應商、二級供應商,做方案和委托設計,產(chǎn)品覆蓋 60GHz、120 GHz,77 GHz、79 GHz 等各頻率段,現(xiàn)在我們跟江北新區(qū)的一家國產(chǎn)芯片企業(yè)矽典微還在合作一些 24 GHz 民用的雷達產(chǎn)品,雖然頻率段現(xiàn)在開放了很多,但 77 GHz 用在民用領域可能還是太貴了。

之后我們還會推廣更多的民用產(chǎn)品。如果大家對毫米波雷達在智能駕駛艙當中的應用有興趣,都可以來找我們。說到底我們其實是做傳感器的,對各種具體應用并不太了解。我們需要客戶提具體的需求,我們來做具體的方案。

比如,客戶要做辦公室的行人跟蹤,我們接到需求就會去想要布置在什么地方,包括需要排除哪些誤報的場景。需要檢測誤報的目標,比如說窗戶打開風吹動窗簾的時候,窗簾會被誤以為有一個目標在移動,我們就可以通過移動算法,包括一些應用和標定匹配上的工作,把特殊場景剔除掉。這是我們具體方案的內容。再比如,有一款后備箱雷達的應用,就是當我們從超市里面買東西出來的時候,雙手提著或抱著東西,這時候只需用腳輕踢一下,跟車鑰匙解耦之后,后備箱就直接打開了,就能把東西放進去。這里用的也是毫米波雷達,這對我們來說沒有難度。

因為 77 GHz 這個頻率段在國內基本上還沒有量產(chǎn)產(chǎn)品,都被國際 ABCD 四大巨頭所壟斷,所以我們也希望能夠在智能駕艙領域獨辟蹊徑,把雷達應用做到極致,在這邊能夠趕超國外。

做雷達方面,我們還是比較專業(yè)的。只要我們大家一起合作,相信一定能把國產(chǎn)雷達、國產(chǎn)座艙等應用推廣出去,促進國產(chǎn)自主品牌的發(fā)展,防止受外國遏制。

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會議現(xiàn)場

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我今天的分享就到這里。大家后期如果有相關的合作,都可以與我們聯(lián)系。謝謝!

楚航科技

楚航科技

楚航科技是由德國海歸團隊組建而成的科技公司,致力于研發(fā)、生產(chǎn)基于77/79GHz及高頻率段毫米波雷達的高級輔助駕駛(ADAS)和自動駕駛系統(tǒng)。其最新推出的77GHz毫米波雷達代表了國內車載雷達前沿研發(fā)水平和產(chǎn)業(yè)化工藝,現(xiàn)向國內外市場推出的77GHz角雷達、77GHz前向雷達、商用車盲區(qū)檢測系統(tǒng)、60GHz生命體征探測雷達、4D成像毫米波雷達等多款車規(guī)級產(chǎn)品,可實現(xiàn)BSD、FCW、ACC、AEB等高級輔助駕駛功能。

楚航科技是由德國海歸團隊組建而成的科技公司,致力于研發(fā)、生產(chǎn)基于77/79GHz及高頻率段毫米波雷達的高級輔助駕駛(ADAS)和自動駕駛系統(tǒng)。其最新推出的77GHz毫米波雷達代表了國內車載雷達前沿研發(fā)水平和產(chǎn)業(yè)化工藝,現(xiàn)向國內外市場推出的77GHz角雷達、77GHz前向雷達、商用車盲區(qū)檢測系統(tǒng)、60GHz生命體征探測雷達、4D成像毫米波雷達等多款車規(guī)級產(chǎn)品,可實現(xiàn)BSD、FCW、ACC、AEB等高級輔助駕駛功能。收起

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佐思汽車研究:致力于汽車、TMT、新能源(特別是新能源汽車、智能汽車、車聯(lián)網(wǎng))領域的產(chǎn)業(yè)研究、專項調研、戰(zhàn)略規(guī)劃和投資咨詢服務。