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毫米波雷達(dá)將在智慧座艙產(chǎn)生哪些奇特的效應(yīng)?

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(wù)是車用毫米波雷達(dá),它主要應(yīng)用在 ADAS自動(dòng)駕駛系統(tǒng)上面,為什么今天跨界來到汽車座艙會(huì)議上,因?yàn)槲覀冏罱诟n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(dá)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(dá)在智慧座艙上的最新應(yīng)用,以及毫米波在未來汽車上的應(yīng)用場(chǎng)景與落地技術(shù)。

關(guān)于智慧座艙方面的發(fā)展趨勢(shì),我相信大家都比較了解。這張圖統(tǒng)計(jì)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(dá)在哪些方面有應(yīng)用。比如說特斯拉有中控大屏,會(huì)顯示本車的位置,相鄰車道的情況等,這種應(yīng)用主要就是攝像頭加毫米波雷達(dá)融合而成。但實(shí)際上,當(dāng)攝像頭看得到前后車道上的情況時(shí),司機(jī)肉眼本身也看得到,其實(shí)不必看中控大屏。

那什么樣的情況需要這種應(yīng)用呢,得看具體的環(huán)境,如果你只是為了視覺上自然一點(diǎn),可以不用中控屏。但如果視線受影響,在逆光眩目的時(shí)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(guān)信息,用雷達(dá)探測(cè)與前方車輛的距離,兩車相對(duì)車速多少,在中控大屏上顯示一個(gè)數(shù)字。

當(dāng)兩車相對(duì)直接距離和相對(duì)車速低于臨界值的時(shí)候,甚至?xí)堰@個(gè)值亮成紅色,或者做一個(gè)預(yù)警,現(xiàn)在有一個(gè)碰撞的危險(xiǎn),就是完全撇開 AEB 和 FCW,做一個(gè)可視化智能座艙的這些功能,包括還可以用毫米波雷達(dá)做一個(gè)盲區(qū)偵測(cè)的功能,當(dāng)你看不到后方或者有被檔住的車輛,它們也可以同時(shí)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?cè)O(shè)想的毫米波雷達(dá)在座艙上的一個(gè)應(yīng)用。毫米波雷達(dá)可以探測(cè)到目標(biāo),可以知道速度、距離、相對(duì)位置,包括大概的反射率,即 RCS 雷達(dá)反射截面積。我們現(xiàn)在可以通過做一些算法訓(xùn)練,大概做一個(gè)分類,比如說點(diǎn)與點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián),可以知道前面是一個(gè)人,是一輛小車,還是一輛大車,這樣通過車機(jī)端把信息轉(zhuǎn)為可視化的效果,可以讓你看到整個(gè)路況。

當(dāng)然也會(huì)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?yàn)樵隈{駛者沒看到前面有人的時(shí)候,中控大屏顯示有人站在前面,這就是雷達(dá)所謂的鬼點(diǎn)。這也是為什么 AEB 系統(tǒng)需要雷達(dá)跟攝像頭做一個(gè)融合的原因,因?yàn)橛袝r(shí)候通過地面反射,或者窨井蓋,或者鐵軌等,會(huì)有一些類似人形的特殊反射點(diǎn),讓雷達(dá)系統(tǒng)算法判斷前面有一個(gè)人,這就是雷達(dá)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(zhǎng)距雷達(dá),我們用了恩智浦的 RF-CMOS 芯片組,可探測(cè)到 300 米距離,還可以做高度的檢測(cè)。高度檢測(cè)的作用是之前 AEB 一直被詬病的一點(diǎn),就是當(dāng)你經(jīng)過路上高處標(biāo)識(shí)牌的時(shí)候,它會(huì)自動(dòng)剎車,導(dǎo)致后面追尾。當(dāng)?shù)厣嫌幸粋€(gè)易拉罐滾過去或者窨井蓋的時(shí)候,它也會(huì)自動(dòng)剎車,也造成后面追尾。而當(dāng)我們可以檢測(cè)到前方物體高度信息之后,就可以解決這個(gè)問題,它可以判斷是否可以通過。同時(shí)我們還做了一些功能安全的設(shè)置,有抗干擾的,用來做預(yù)警的,這些功能要毫米波雷達(dá)實(shí)現(xiàn)綽綽有余,也滿足了客戶的需求。

這個(gè)是在 AEB 和 FCW 上面的應(yīng)用。

這是一段自適應(yīng)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(dá)探測(cè)到的前車的車速和相對(duì)距離之后,會(huì)自動(dòng)調(diào)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(shí)提出 FCW 預(yù)警。

還有一個(gè)車內(nèi)智能座艙的應(yīng)用是針對(duì)活體檢測(cè)的。今年夏天在廣州發(fā)生了一件不幸的事情,有兩個(gè)小朋友,跑到鄰居家院內(nèi)車門未鎖的車上玩,可能因到處亂按鎖上車門,30 分鐘車內(nèi)溫度達(dá)到 90 度,兩個(gè)小朋友在車?yán)锩嬉蚋邷刂舷⒍劳?。其?shí)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)鹤尤ベ徫铮诔信龅绞烊?,兩個(gè)人就開始聊天,過了一會(huì)兒之后,才想起來我兒子還在車?yán)锩妫?dāng)時(shí)就嚇得不得了,趕緊跑向停車場(chǎng)。

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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(huì)強(qiáng)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(cè)雷達(dá)系統(tǒng)。然后大家可能會(huì)問,為什么不安裝攝像頭呢?如果是在國內(nèi),攝像頭可能沒問題,但在歐美國家是行不通的,因?yàn)槟愕臄z像頭對(duì)著你的孩子在拍,把行為和動(dòng)作拍下來是嚴(yán)重侵犯?jìng)€(gè)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(dá)的好處是,它可以探測(cè)到一個(gè)人在車?yán)铮恢朗钦l,在干什么,能夠最大限度保護(hù)個(gè)人隱私。
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那么這個(gè)探測(cè)原理是什么呢?其實(shí)很簡(jiǎn)單,我們雷達(dá)有多普勒的反射,可以探測(cè)到速度,而我們?nèi)撕蛣?dòng)物的呼吸和心跳頻率,其實(shí)是一個(gè)很小的正弦運(yùn)動(dòng),是有規(guī)律的。因?yàn)槠渌恍﹦?dòng)作比如物體的晃動(dòng),是不規(guī)律的運(yùn)動(dòng),但如果是人和動(dòng)物的呼吸、心跳和脈動(dòng),其運(yùn)動(dòng)在一定時(shí)間內(nèi)是重復(fù)的,我們把這個(gè)頻率過濾出來,就是人和動(dòng)物的心跳和呼吸,這樣我們就能判斷車內(nèi)有活體人或動(dòng)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(shí)經(jīng)過優(yōu)化后,可以知道哪個(gè)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(dāng)你車關(guān)門的時(shí)候,還可以做防夾,這些都是我們申請(qǐng)了專利的特殊功能。目前我們正在跟幾個(gè)車廠談功能的落地,我們發(fā)現(xiàn)有迫切需求的其實(shí)是校車,因?yàn)檎们岸螘r(shí)間發(fā)生了校車遺忘小孩子導(dǎo)致高溫死亡的事情。可能源于校車司機(jī)對(duì)眾多孩子不是特別熟悉,可能會(huì)發(fā)生遺忘,我們?cè)谛\嚿习惭b生命體征探測(cè)雷達(dá),就可以避免這類悲劇。
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這個(gè) ROA 生命體征探測(cè)系統(tǒng)可以跟手機(jī) App 聯(lián)動(dòng)在一起,當(dāng)車門從外面上鎖時(shí)系統(tǒng)檢測(cè)到車內(nèi)存在活體生命的時(shí)候,就會(huì)給車主或者駕駛者發(fā)送一條提醒短信,同時(shí)亮外車燈警示。
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同時(shí)我們這款產(chǎn)品可以做駕駛員的心跳檢測(cè),我們收到了幾個(gè)來自日本的客戶需求,因?yàn)樯顗毫μ?,日本每年有十幾起駕駛員突發(fā)心臟病,會(huì)把車開進(jìn)人群里面,所以心跳檢測(cè)并及時(shí)報(bào)警對(duì)他們來說快變成剛需了。

這一類場(chǎng)景在中國也有一個(gè)雷同,就是公交車司機(jī),他們?nèi)绻】禒顩r不良發(fā)生事故影響會(huì)比較大,所以各地公交集團(tuán)現(xiàn)在都很重視,我們也正在跟一些城市公交集團(tuán)在討論給一些駕駛員安裝上駕駛員生命體征探測(cè)。我有一個(gè)朋友所在的公交公司,每個(gè)司機(jī)上車之前都需要做一系列的檢測(cè),包括檢測(cè)血糖、血壓,還要看疲勞程度,心跳更是時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的,這項(xiàng)業(yè)務(wù)有可能會(huì)是一個(gè)前景很好的市場(chǎng)。

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駕駛員生命體征探測(cè)(DMS)正在進(jìn)行心跳檢測(cè),此外還可以檢測(cè)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(gè)應(yīng)用方向,就是車內(nèi)的手勢(shì)識(shí)別。我們用雷達(dá)可以進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的手勢(shì)識(shí)別,左劃、右劃、上劃、下劃、旋轉(zhuǎn)、雙擊、單擊等手勢(shì)動(dòng)作,可以讓司機(jī)在開車時(shí)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(dá)應(yīng)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(jī)的定高與避障,甚至上海黃浦江上的蘭黛公主號(hào)也裝了我們的 16 個(gè)雷達(dá)用于自動(dòng)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(cè),包括浴室防跌倒,偵測(cè)他的微多普勒等。車的運(yùn)動(dòng)是直線的,運(yùn)動(dòng)是線性變化的,而人的手這樣動(dòng),腳在那樣動(dòng),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(cè)看是否存在老人跌倒。這方面的應(yīng)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?cè)诎不瞻矐c有一條年產(chǎn) 45 萬只雷達(dá)的產(chǎn)線。一些產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)階段,比如商用車角雷達(dá)這一款,就是用于商用車右側(cè)盲區(qū)檢測(cè)的。同時(shí)前向雷達(dá)和心跳檢測(cè)、活體檢測(cè)等產(chǎn)品也在推廣。我們跟德國公司也在做雷達(dá)芯片,會(huì)做一版所謂的封裝天線,即把天線做進(jìn)芯片里面,就是下一代的雷達(dá)天線。
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簡(jiǎn)單介紹一下我們的團(tuán)隊(duì)。我本人是 2000 年同濟(jì)大學(xué)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(tuán)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(duì)這一塊比較了解。然后帶團(tuán)隊(duì)做了博世最新第五代的雷達(dá),因此對(duì)雷達(dá)也有比較清楚的了解,于是組建團(tuán)隊(duì)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定,做了十年的功能安全工作。

CTO 張我弓是我在博世時(shí)的同事,是從武大交換到斯圖加特大學(xué)讀了半導(dǎo)體工程博士,畢業(yè)之后主導(dǎo)了博世第三代雷達(dá)天線的設(shè)計(jì),所以我們兩個(gè)是專業(yè)做雷達(dá)出身的。他在半導(dǎo)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(gè)德意志基金的項(xiàng)目,設(shè)計(jì)了當(dāng)時(shí)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(huì)的最佳論文獎(jiǎng)。

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另外一個(gè)合伙人李烜是保時(shí)捷設(shè)計(jì)車路安全的設(shè)計(jì)師,漢諾威大學(xué) CAE 碩士,12 年工作經(jīng)驗(yàn),德國博坦德公司 CAE 專家,主導(dǎo)大眾和保時(shí)捷主要平臺(tái)被動(dòng)安全研發(fā),熟悉主流車廠研發(fā)流程和平臺(tái)設(shè)計(jì),有 12 項(xiàng) PCT 國際專利。

技術(shù)和顏值擔(dān)當(dāng)是我們的 Erich Kapser 教授,他是奧地利格拉茨大學(xué)物理學(xué)博士,斯圖加特大學(xué)教授,半導(dǎo)體研究所所長(zhǎng),華中科技大學(xué)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(lǐng)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(dǎo)體的所長(zhǎng),可以說是硅基電子的奠基人,我們現(xiàn)在大學(xué)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(qǐng)了全世界第一個(gè)自動(dòng)泊車的專利,所以他也是自動(dòng)駕駛的奠基人,現(xiàn)在幫我們負(fù)責(zé)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(tuán)隊(duì)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(yàn),很多是我在蘇州博世時(shí)候的同事。我們現(xiàn)在做的事情非常多,服務(wù)一級(jí)供應(yīng)商、二級(jí)供應(yīng)商,做方案和委托設(shè)計(jì),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(dá)產(chǎn)品,雖然頻率段現(xiàn)在開放了很多,但 77 GHz 用在民用領(lǐng)域可能還是太貴了。

之后我們還會(huì)推廣更多的民用產(chǎn)品。如果大家對(duì)毫米波雷達(dá)在智能駕駛艙當(dāng)中的應(yīng)用有興趣,都可以來找我們。說到底我們其實(shí)是做傳感器的,對(duì)各種具體應(yīng)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(huì)去想要布置在什么地方,包括需要排除哪些誤報(bào)的場(chǎng)景。需要檢測(cè)誤報(bào)的目標(biāo),比如說窗戶打開風(fēng)吹動(dòng)窗簾的時(shí)候,窗簾會(huì)被誤以為有一個(gè)目標(biāo)在移動(dòng),我們就可以通過移動(dòng)算法,包括一些應(yīng)用和標(biāo)定匹配上的工作,把特殊場(chǎng)景剔除掉。這是我們具體方案的內(nèi)容。再比如,有一款后備箱雷達(dá)的應(yīng)用,就是當(dāng)我們從超市里面買東西出來的時(shí)候,雙手提著或抱著東西,這時(shí)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(jìn)去。這里用的也是毫米波雷達(dá),這對(duì)我們來說沒有難度。

因?yàn)?77 GHz 這個(gè)頻率段在國內(nèi)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(lǐng)域獨(dú)辟蹊徑,把雷達(dá)應(yīng)用做到極致,在這邊能夠趕超國外。

做雷達(dá)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(dá)、國產(chǎn)座艙等應(yīng)用推廣出去,促進(jìn)國產(chǎn)自主品牌的發(fā)展,防止受外國遏制。

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會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)

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我今天的分享就到這里。大家后期如果有相關(guān)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(tuán)隊(duì)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(dá)的高級(jí)輔助駕駛(ADAS)和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。其最新推出的77GHz毫米波雷達(dá)代表了國內(nèi)車載雷達(dá)前沿研發(fā)水平和產(chǎn)業(yè)化工藝,現(xiàn)向國內(nèi)外市場(chǎng)推出的77GHz角雷達(dá)、77GHz前向雷達(dá)、商用車盲區(qū)檢測(cè)系統(tǒng)、60GHz生命體征探測(cè)雷達(dá)、4D成像毫米波雷達(dá)等多款車規(guī)級(jí)產(chǎn)品,可實(shí)現(xiàn)BSD、FCW、ACC、AEB等高級(jí)輔助駕駛功能。

楚航科技是由德國海歸團(tuán)隊(duì)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(dá)的高級(jí)輔助駕駛(ADAS)和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。其最新推出的77GHz毫米波雷達(dá)代表了國內(nèi)車載雷達(dá)前沿研發(fā)水平和產(chǎn)業(yè)化工藝,現(xiàn)向國內(nèi)外市場(chǎng)推出的77GHz角雷達(dá)、77GHz前向雷達(dá)、商用車盲區(qū)檢測(cè)系統(tǒng)、60GHz生命體征探測(cè)雷達(dá)、4D成像毫米波雷達(dá)等多款車規(guī)級(jí)產(chǎn)品,可實(shí)現(xiàn)BSD、FCW、ACC、AEB等高級(jí)輔助駕駛功能。收起

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