UWB技术车端应用新时代开启,驰芯半导体UWB SoC芯片助力解锁更大潜能

来源:爱集微 #驰芯半导体# #UWB# #汽车峰会#
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2023年9月26-27日,“2023汽车半导体生态峰会暨全球汽车电子博览会”在深圳福田会展中心隆重举行。本次会议以“链启芯程 智造未来”为主题,由广东省工业和信息化厅、深圳市工业和信息化局和中国能源汽车传播集团指导,《中国汽车报》社主办,爱集微承办。

在9月26日举行的“2023汽车半导体生态峰会暨全球汽车电子博览会”感知专场,长沙驰芯半导体科技有限公司解决方案部总监李宇带来《超宽带感知助力汽车智能化新纪元》的主题演讲,分享了驰芯在UWB技术领域的成果以及对UWB在更广范围应用的思考和探索。

长沙驰芯半导体科技有限公司解决方案部总监李宇

UWB技术车端运用时代开启,驰芯半导体SoC芯片为交互提供更丰富想象空间

CCC(车机互联联盟)于2021年7月份的第三版协议将UWB确定为第三代智能钥匙核心技术,标准规范了UWB的物理层、MAC层和安全协议,明确了第三代的智能车钥匙是一个UWB+BLE+NFC融合的系统。

李宇介绍,驰芯半导体创立于2020年6月,总部位于湖南长沙湘江新区芯城科技园,同时设有上海子公司,公司专注于超宽带(Ultra Wide Band,简称UWB)芯片的研发和销售,公司聚焦于UWB芯片的设计和销售,推出的CX310系列UWB SoC芯片已通过FiRa联盟认证,并实现与多种商用终端互联互通。

驰芯半导体核心成员来自国内外一线半导体设计企业,且从业经验全部超过10年,是一支具有丰富通信芯片设计经验和战斗力的团队。公司核心技术均自主研发,包括模拟、射频、基带、算法、协议栈软件、应用软件和硬件方案,能够为客户提供turnkey方案和服务。

目前,驰芯半导体已完成UWB核心技术(高速脉冲通信技术、超低功耗技术、安全技术,精准定位算法,高分辨率雷达算法等)的研发工作,CX310和CX500 UWB芯片产品已开发成功,获得国家专利60余项,以及湖南省科技型企业、专精特新企业认定。

李宇指出,UWB具备大带宽、低时延的特征,帧长低于1ms,支持超低延迟通信、测距、雷达侦测等。其次,UWB还有窄脉冲、高精度的特点,符号宽度2ns,搭配高精度测距算法,可以获得厘米级测距、雷达测量。此外,UWB具备高安全性,抗注入攻击以及中继攻击,动态STS功能还可以对抗密钥破解。

UWB感知可以分为主动感知和被动感知,主动感知包含精准测距和精准测角;被动感知包括单站雷达和多站雷达。

李宇指出,从系统的维度上,UWB数字钥匙融合了UWB、BLE、NFC三种无线通信技术。UWB在方案中的主要作用是完成车端和钥匙端的测距以及对钥匙的精准位置跟踪。

UWB数字钥匙车端的两种比较典型的布局分别采用了5锚点和4锚点的方式,在实际方案选择时,可以根据不同的车型,以及预期达到对钥匙感知的效果来选择需要使用的方案。

李宇表示,鉴于UWB出色的主动感知能力,实现了钥匙无感化,同时为车机交互提供了更丰富的想象空间。

“雄心勃勃”的UWB,解锁更多未来应用

李宇指出,除了智能车钥匙功能,UWB还可以作为新一代CAR ID。如果将汽车当成一个智能终端来看,目前对汽车进行“身份认证”的方式主要包括车牌识别与ETC两种方式。在实际应用场景中,车牌可能会受环境、雨雪天气的影响,导致摄像头拍照清晰度不足,很多时候没办法很顺利识别,用户体验度低。此外,由于ETC系统过于复杂,要想推广到一些更加普遍、日常场景里面也是非常困难的。

对比与前述两者,UWB在精准定位以及高安全性的加持下,可以提供更加可靠且成本可控的汽车“身份认证”方案,可用于无感出入停车场、车位锁自动落锁与解锁、智能充电桩等场景。作为新一代CAR ID,一旦基础设施搭建完备后,UWB将会提供更多的应用方案。

UWB还是一种出色的雷达探测技术,能够实现车内CPD,车外无感操控等功能。UWB雷达可支持探测毫米级别的轻微扰动,因此无论被锁车内的儿童在移动、睡眠或者晕厥,都可以保证很高的检出概率。相比于传统的摄像头或毫米波雷达方案,UWB雷达具有穿透性好、无惧遮挡、功耗低、无隐私泄露风险等优势。此外,针对车内空间较大且环境复杂的车型,可以采用双锚点方案时,还可以利用UWB独有的协作感知(多站雷达)能力,可以将雷达覆盖能力进一步提升。

在车端应用,UWB可带来人车交互新体验。结合车端对UWB钥匙的定位信息和UWB的雷达的动作识别功能,可以通过自定义动作模式对车门、后备箱、车灯等进行无接触操控;此外,在结合UWB雷达DoA能力,可以实现更丰富和精准的动作模式识别。

在下一代UWB标准中,将采用NBA-MMS技术来实现增强测距功能,使UWB的链路预算提升10dB以上。同时还要求UWB雷达支持Frequency stitching,也就是频谱拼接技术。在不增加带宽的前提下,仅通过数字信号处理算法,在接收端把若干个500M带宽的信号拼接成一个带宽1GHz以上的信号。这样带来的好处是在芯片功耗、面积均不显著增加的同时,可以将典型的雷达距离分辨率从7.5cm改善到不超过3.5cm,并且在角度分辨率上也有相应的改善。

李宇介绍到,在新技术的加持下,UWB可以突破驻车感知场景,为行车感知提供更多的可能性。融合UWB的精准测距以及雷达探测能力后,可用于增强或者辅助 NOA(自动导航辅助驾驶) 、FCW(前向碰撞预警) 等功能,为车辆行驶安全提供更多的保障,在V2X方面,可以为车路协同提供更好的解决方案。

(校对/黄仁贵)

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