【導(dǎo)讀】汽車安全的演進(jìn)正從車外走向車內(nèi)，開辟了一個(gè)新的前沿領(lǐng)域：車內(nèi)感知（in cabin sensing）。它的出現(xiàn)標(biāo)志著從被動(dòng)的車身外殼向能夠檢測(cè)并保護(hù)乘員的主動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。然而，實(shí)現(xiàn)基于雷達(dá)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和功能安全，所有這些都必須在嚴(yán)格的法規(guī)框架下完成。
雷達(dá)已成為車內(nèi)應(yīng)用的首選技術(shù)，它天然具備隱私保護(hù)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(cè)到呼吸和心跳等微小運(yùn)動(dòng)。
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(cè)駕駛員行為、追蹤乘員存在、檢測(cè)生命體征以及識(shí)別車內(nèi)手勢(shì)等系統(tǒng)。隨著全球?qū)Ω甙踩珮?biāo)準(zhǔn)的需求推動(dòng)車內(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(dǎo)致的悲劇事件，促使監(jiān)管機(jī)構(gòu)和安全組織采取行動(dòng)，使得車內(nèi)感知成為獲得頂級(jí)安全評(píng)級(jí)的關(guān)鍵。
監(jiān)管機(jī)構(gòu)正將重點(diǎn)從外部碰撞預(yù)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(cè)（CPD）以及美國(guó)《熱車法案》等項(xiàng)目，都凸顯了車內(nèi)監(jiān)控在防止兒童死亡和評(píng)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(dá)技術(shù)，尤其是60 GHz調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）雷達(dá)，為下一代智能座艙提供了更優(yōu)越且保護(hù)隱私的解決方案。
為什么雷達(dá)正成為首選技術(shù)
雷達(dá)技術(shù)擁有一系列獨(dú)特的能力，使其成為復(fù)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(dān)憂的攝像頭不同，雷達(dá)提供了穩(wěn)健、非侵入式的感知，并具有諸多優(yōu)勢(shì)。
天生隱私保護(hù)
在數(shù)據(jù)隱私至關(guān)重要的時(shí)代，雷達(dá)具有明顯優(yōu)勢(shì)。它不會(huì)捕獲面部或身體的詳細(xì)視覺圖像。相反，它通過點(diǎn)云來檢測(cè)存在和運(yùn)動(dòng)。這使得系統(tǒng)能夠在不記錄敏感個(gè)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(fèi)者接受。
看見不可見（非視距能力）
雷達(dá)最顯著的優(yōu)勢(shì)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(dá)可以透過衣物、毯子甚至座椅材料（鋼材除外）檢測(cè)到呼吸或心跳的微小運(yùn)動(dòng)。這種非視距（NLOS）能力對(duì)于可靠的CPD至關(guān)重要。
環(huán)境魯棒性
雷達(dá)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(hù)。此外，在溫度變化、濕度或振動(dòng)（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(dá)？
當(dāng)整車廠和一級(jí)供應(yīng)商評(píng)估其平臺(tái)選擇時(shí)，F(xiàn)MCW與超寬帶（UWB）之間的爭(zhēng)論經(jīng)常出現(xiàn)。盡管UWB在消費(fèi)電子和某些汽車進(jìn)入系統(tǒng)中已取得成功，但FMCW雷達(dá)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(jiǎn)單的集成路徑以及卓越的功能可擴(kuò)展性。它支持多用途感知——從乘員監(jiān)控、CPD到生命體征檢測(cè)和手勢(shì)識(shí)別——所有這些都在一個(gè)統(tǒng)一的信號(hào)處理流程中完成。
FMCW還避免了有時(shí)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(biāo)在2026至2030年間進(jìn)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(shí)現(xiàn)基于雷達(dá)的車內(nèi)感知并非沒有挑戰(zhàn)。它代表著一個(gè)多方面的工程難題，需要精密傳感器、高速信號(hào)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(cè)熟睡嬰兒胸部的微弱起伏，需要極高的計(jì)算精度。雷達(dá)處理流程涉及多個(gè)復(fù)雜階段，包括距離FFT（快速傅里葉變換）、多普勒FFT以及復(fù)雜的雜波去除算法。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，使用雷達(dá)實(shí)現(xiàn)CPD的準(zhǔn)確率可達(dá)99.9%。為達(dá)到如此高的精度，工程師必須采用先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)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(jì)的。
圖：用于兒童存在檢測(cè)用例的雷達(dá)處理流程。來源：Cadence Design Systems
通過將復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算（如8位和16位MAC）卸載到專用DSP上，汽車設(shè)計(jì)人員可以在遵守嚴(yán)格功耗和熱約束的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)所需的幀率（約50 FPS）。
集成AI與機(jī)器學(xué)習(xí)
車內(nèi)感知的未來在于傳統(tǒng)信號(hào)處理與機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）的融合。傳統(tǒng)算法擅長(zhǎng)確定距離和速度，而ML對(duì)于分類至關(guān)重要：該物體是一袋雜貨還是一個(gè)孩子？駕駛員眨眼是因?yàn)槠谶€是正常動(dòng)作？通過在雷達(dá)數(shù)據(jù)集上運(yùn)行AI模型來執(zhí)行目標(biāo)分割。
先進(jìn)的雷達(dá)架構(gòu)現(xiàn)在支持AI驅(qū)動(dòng)的分類，使系統(tǒng)能夠?qū)W習(xí)和適應(yīng)。這一能力支持手勢(shì)識(shí)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(dòng)駕駛
雖然安全法規(guī)是主要驅(qū)動(dòng)力，但基于雷達(dá)的車內(nèi)感知的潛力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出用戶體驗(yàn)和自動(dòng)駕駛操作。
健康與福祉
60 GHz雷達(dá)的靈敏度使其能夠監(jiān)測(cè)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(cè)（心率/呼吸率）的雷達(dá)處理流程。來源：Cadence Design Systems
在發(fā)生醫(yī)療緊急情況時(shí)，車輛可以檢測(cè)到駕駛員的窘迫狀態(tài)，并自動(dòng)靠邊停車或呼叫緊急服務(wù)。
增強(qiáng)自動(dòng)駕駛
隨著我們向L3和L4級(jí)自動(dòng)駕駛邁進(jìn)，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(chǎng)景中，車內(nèi)感知系統(tǒng)必須驗(yàn)證駕駛員是否清醒、在位并準(zhǔn)備好接管。雷達(dá)可靠地提供了這種驗(yàn)證，作為核心智能層，在機(jī)器驅(qū)動(dòng)的環(huán)境中建立信任。
運(yùn)營(yíng)效率
對(duì)于Robotaxi等新興出行模式，雷達(dá)提供了實(shí)用的好處。它可以檢測(cè)乘客數(shù)量以用于計(jì)費(fèi)，確保沒有物品遺留，甚至可以自動(dòng)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(dá)的工作負(fù)載需要高吞吐量DSP運(yùn)算和緊湊型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理能力的獨(dú)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(yù)算。一類新型的雷達(dá)優(yōu)化DSP已經(jīng)出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了恰當(dāng)?shù)钠胶狻删幊?、高效，并同時(shí)支持經(jīng)典信號(hào)處理和經(jīng)過雷達(dá)訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
這些處理器必須在嚴(yán)格的熱約束內(nèi)提供高M(jìn)AC吞吐量、強(qiáng)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(duì)于雷達(dá)數(shù)據(jù)集持續(xù)擴(kuò)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(dòng)駕駛邁進(jìn)，車內(nèi)感知將成為核心智能層：預(yù)測(cè)乘員需求、保障其健康福祉，并在機(jī)器驅(qū)動(dòng)的環(huán)境中建立信任。雷達(dá)在車輛座艙中的集成正在重新定義“道路安全”的含義。
對(duì)于汽車整車廠和一級(jí)供應(yīng)商而言，掌握可擴(kuò)展的、基于雷達(dá)的感知架構(gòu)已不再是可選項(xiàng)，而是決定未來領(lǐng)導(dǎo)地位的關(guān)鍵因素。通過利用強(qiáng)大的DSP平臺(tái)并擁抱FMCW雷達(dá)的獨(dú)特能力，工程師們不僅在滿足法規(guī)要求，更是在設(shè)計(jì)一種更安全、更直觀的駕駛體驗(yàn)。
守護(hù)者不再僅僅位于保險(xiǎn)杠上——他們就在車內(nèi)，確保每一次旅程都能像出發(fā)時(shí)一樣安全地結(jié)束。
