【導讀】汽車安全的演進正從車外走向車內(nèi)，開辟了一個新的前沿領(lǐng)域：車內(nèi)感知（in cabin sensing）。它的出現(xiàn)標志著從被動的車身外殼向能夠檢測并保護乘員的主動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。然而，實現(xiàn)基于雷達的車內(nèi)感知面臨著多方面的工程挑戰(zhàn)，包括隱私考量、實時數(shù)據(jù)處理和功能安全，所有這些都必須在嚴格的法規(guī)框架下完成。
雷達已成為車內(nèi)應(yīng)用的首選技術(shù)，它天然具備隱私保護性，不受內(nèi)飾材料影響，且不受光照條件限制。更重要的是，它能夠檢測到呼吸和心跳等微小運動。
為什么車內(nèi)感知正變得必不可少
車內(nèi)感知包括監(jiān)測駕駛員行為、追蹤乘員存在、檢測生命體征以及識別車內(nèi)手勢等系統(tǒng)。隨著全球?qū)Ω甙踩珮藴实男枨笸苿榆噧?nèi)感知的發(fā)展，它正從“錦上添花”轉(zhuǎn)變?yōu)椤氨貍涔δ堋薄?/p>
兒童被遺忘在高溫車內(nèi)以及疲勞駕駛導致的悲劇事件，促使監(jiān)管機構(gòu)和安全組織采取行動，使得車內(nèi)感知成為獲得頂級安全評級的關(guān)鍵。
監(jiān)管機構(gòu)正將重點從外部碰撞預防轉(zhuǎn)向內(nèi)部安全措施。諸如2025年生效的Euro NCAP兒童存在檢測（CPD）以及美國《熱車法案》等項目，都凸顯了車內(nèi)監(jiān)控在防止兒童死亡和評估駕駛員警覺性方面的重要性。傳統(tǒng)的攝像頭系統(tǒng)面臨隱私和光照挑戰(zhàn)，而雷達技術(shù)，尤其是60 GHz調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）雷達，為下一代智能座艙提供了更優(yōu)越且保護隱私的解決方案。
為什么雷達正成為首選技術(shù)
雷達技術(shù)擁有一系列獨特的能力，使其成為復雜車輛座艙環(huán)境下的最優(yōu)選擇。與可能因光線不足而受阻或引發(fā)隱私擔憂的攝像頭不同，雷達提供了穩(wěn)健、非侵入式的感知，并具有諸多優(yōu)勢。
天生隱私保護
在數(shù)據(jù)隱私至關(guān)重要的時代，雷達具有明顯優(yōu)勢。它不會捕獲面部或身體的詳細視覺圖像。相反，它通過點云來檢測存在和運動。這使得系統(tǒng)能夠在不記錄敏感個人視覺數(shù)據(jù)的情況下有效監(jiān)控乘員，因而更容易被注重隱私的消費者接受。
看見不可見（非視距能力）
雷達最顯著的優(yōu)勢之一是其穿透材料的能力。攝像頭無法看到被毯子蓋住的兒童，或者躺在被駕駛員座椅遮擋的后向安全座椅中的孩子。然而，雷達可以透過衣物、毯子甚至座椅材料（鋼材除外）檢測到呼吸或心跳的微小運動。這種非視距（NLOS）能力對于可靠的CPD至關(guān)重要。
環(huán)境魯棒性
雷達不受光照條件影響。它在漆黑環(huán)境中和在刺眼陽光下一樣有效，確保晝夜不間斷保護。此外，在溫度變化、濕度或振動（汽車環(huán)境中的常見因素）下，其性能依然穩(wěn)健。
為什么選擇60 GHz FMCW雷達？
當整車廠和一級供應(yīng)商評估其平臺選擇時，F(xiàn)MCW與超寬帶（UWB）之間的爭論經(jīng)常出現(xiàn)。盡管UWB在消費電子和某些汽車進入系統(tǒng)中已取得成功，但FMCW雷達更自然地符合大規(guī)模汽車車內(nèi)感知部署的要求。
FMCW具有更低的成本結(jié)構(gòu)、更簡單的集成路徑以及卓越的功能可擴展性。它支持多用途感知——從乘員監(jiān)控、CPD到生命體征檢測和手勢識別——所有這些都在一個統(tǒng)一的信號處理流程中完成。
FMCW還避免了有時與UWB應(yīng)用相關(guān)的安全挑戰(zhàn)，例如中繼或中間人攻擊漏洞。綜合這些因素，使得60 GHz FMCW成為目標在2026至2030年間進行多車型部署的整車廠的“最佳選擇”。
智能座艙的工程挑戰(zhàn)
實現(xiàn)基于雷達的車內(nèi)感知并非沒有挑戰(zhàn)。它代表著一個多方面的工程難題，需要精密傳感器、高速信號處理和功能安全合規(guī)性的融合。
處理挑戰(zhàn)
在行駛車輛的噪聲中檢測熟睡嬰兒胸部的微弱起伏，需要極高的計算精度。雷達處理流程涉及多個復雜階段，包括距離FFT（快速傅里葉變換）、多普勒FFT以及復雜的雜波去除算法。
統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，使用雷達實現(xiàn)CPD的準確率可達99.9%。為達到如此高的精度，工程師必須采用先進的數(shù)字信號處理（DSP）技術(shù)。像Tensilica Vision 110 DSP這樣的解決方案正是為這些高性能、低功耗需求而專門設(shè)計的。
圖：用于兒童存在檢測用例的雷達處理流程。來源：Cadence Design Systems
通過將復雜的數(shù)學運算（如8位和16位MAC）卸載到專用DSP上，汽車設(shè)計人員可以在遵守嚴格功耗和熱約束的同時，實現(xiàn)所需的幀率（約50 FPS）。
集成AI與機器學習
車內(nèi)感知的未來在于傳統(tǒng)信號處理與機器學習（ML）的融合。傳統(tǒng)算法擅長確定距離和速度，而ML對于分類至關(guān)重要：該物體是一袋雜貨還是一個孩子？駕駛員眨眼是因為疲勞還是正常動作？通過在雷達數(shù)據(jù)集上運行AI模型來執(zhí)行目標分割。
先進的雷達架構(gòu)現(xiàn)在支持AI驅(qū)動的分類，使系統(tǒng)能夠?qū)W習和適應(yīng)。這一能力支持手勢識別等功能，用于非接觸式控制信息娛樂系統(tǒng)，在安全之外增添了一層舒適性和便利性。
安全之外的應(yīng)用：舒適與自動駕駛
雖然安全法規(guī)是主要驅(qū)動力，但基于雷達的車內(nèi)感知的潛力遠遠超出用戶體驗和自動駕駛操作。
健康與福祉
60 GHz雷達的靈敏度使其能夠監(jiān)測生命體征。系統(tǒng)可以連續(xù)跟蹤心率和呼吸頻率，無需物理接觸。
圖：用于生命體征監(jiān)測（心率/呼吸率）的雷達處理流程。來源：Cadence Design Systems
在發(fā)生醫(yī)療緊急情況時，車輛可以檢測到駕駛員的窘迫狀態(tài)，并自動靠邊停車或呼叫緊急服務(wù)。
增強自動駕駛
隨著我們向L3和L4級自動駕駛邁進，車輛不僅需要知道“自己在哪里”，還需要知道“乘員狀態(tài)如何”。在需要駕駛員接管控制的交接場景中，車內(nèi)感知系統(tǒng)必須驗證駕駛員是否清醒、在位并準備好接管。雷達可靠地提供了這種驗證，作為核心智能層，在機器驅(qū)動的環(huán)境中建立信任。
運營效率
對于Robotaxi等新興出行模式，雷達提供了實用的好處。它可以檢測乘客數(shù)量以用于計費，確保沒有物品遺留，甚至可以自動管理后備箱操作。
芯片的必要條件：高效的DSP與邊緣AI
車內(nèi)雷達的工作負載需要高吞吐量DSP運算和緊湊型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理能力的獨特結(jié)合。傳統(tǒng)MCU缺乏處理FFT密集型流水線所需的并行性，而專用NPU往往超出座艙模塊的成本和功耗預算。一類新型的雷達優(yōu)化DSP已經(jīng)出現(xiàn)，實現(xiàn)了恰當?shù)钠胶狻删幊獭⒏咝В⑼瑫r支持經(jīng)典信號處理和經(jīng)過雷達訓練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
這些處理器必須在嚴格的熱約束內(nèi)提供高MAC吞吐量、強大的SIMD能力和高效的內(nèi)存架構(gòu)。它們的靈活性支持快速算法迭代，這對于雷達數(shù)據(jù)集持續(xù)擴展（涵蓋不同體型、座椅布局和車輛架構(gòu)）的領(lǐng)域至關(guān)重要。
未來之路
隨著車輛向自動駕駛邁進，車內(nèi)感知將成為核心智能層：預測乘員需求、保障其健康福祉，并在機器驅(qū)動的環(huán)境中建立信任。雷達在車輛座艙中的集成正在重新定義“道路安全”的含義。
對于汽車整車廠和一級供應(yīng)商而言，掌握可擴展的、基于雷達的感知架構(gòu)已不再是可選項，而是決定未來領(lǐng)導地位的關(guān)鍵因素。通過利用強大的DSP平臺并擁抱FMCW雷達的獨特能力，工程師們不僅在滿足法規(guī)要求，更是在設(shè)計一種更安全、更直觀的駕駛體驗。
守護者不再僅僅位于保險杠上——他們就在車內(nèi)，確保每一次旅程都能像出發(fā)時一樣安全地結(jié)束。
