超寬帶（UWB）作為一種射頻（RF）無線技術(shù)，可增強(qiáng)高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）及聯(lián)網(wǎng)自主駕駛汽車（CAV）傳感器套件的性能。引入UWB技術(shù)，有望通過避免致命碰撞、確保“車對萬物（V2X）”連接安全可靠地部署，從而挽救更多生命。

科技進(jìn)步正深刻改變著我們的日常生活，并對各行各業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。汽車行業(yè)亦不例外；其持續(xù)引入新技術(shù)以提升消費者體驗、增強(qiáng)防護(hù)能力與信息安全保障。當(dāng)前，嚴(yán)重交通事故成為亟待解決的一大難題，而前沿技術(shù)正是破解這一難題、挽救生命的關(guān)鍵所在。目前，各方正積極推進(jìn)相關(guān)技術(shù)的定義、研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)化與落地，以提升道路安全水平。起初，汽車制造商在車內(nèi)采用獨立的ADAS技術(shù)，如雷達(dá)和攝像頭等；這些系統(tǒng)由各廠商自行開發(fā)，無需統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

安全領(lǐng)域的下一個重大突破將是車輛間的信息共享，使它們能夠相互協(xié)作。這需要實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，以確保不同制造商生產(chǎn)的車輛能夠互聯(lián)互通。目前，各方正致力于推進(jìn)V2X（車對萬物）通信的標(biāo)準(zhǔn)化工作，車對車（V2V）、車對基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）、車對行人（V2P）等多種通信協(xié)議，為車聯(lián)網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。V2X標(biāo)準(zhǔn)化工作為增強(qiáng)ADAS和CAV傳感器套件的新技術(shù)應(yīng)用鋪平道路。

UWB（超寬帶）作為一種低成本的射頻（RF）技術(shù)，能夠精準(zhǔn)測量兩點之間的距離；這促成了“UWB+V2X”的完美結(jié)合。UWB+V2X的采用與標(biāo)準(zhǔn)化，將帶來精準(zhǔn)定位、安全識別及高更新率下的超低延遲等能力。本文將重點探討UWB+V2V與UWB+V2P在出行生命安全領(lǐng)域的幾個關(guān)鍵應(yīng)用。不過，值得注意的是，UWB+V2I的技術(shù)組合在提升用戶便利性等諸多場景中同樣具有廣闊前景；如自動代客泊車以及與電動汽車充電器的精準(zhǔn)對接。

UWB技術(shù)

IEEE 802.15.4z為UWB安全測距的標(biāo)準(zhǔn)化制定了規(guī)范。該標(biāo)準(zhǔn)的安全特性確保距離測量準(zhǔn)確無誤，防止其受到外部干擾源的欺騙。UWB安全測距的工作原理是，測量極窄RF脈沖從發(fā)射器傳輸?shù)?a target="_blank">接收器所花費的時間；再將這一“飛行時間”乘以光速，即可得出距離。窄脈沖使得系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)識別多徑干擾，并選擇首達(dá)路徑，從而確保識別出距離最近的目標(biāo)。

眾多脈沖被組合在一起形成數(shù)據(jù)幀。每個安全測距數(shù)據(jù)幀都包含一個經(jīng)過加密處理的時間戳；該時間戳采用密碼學(xué)技術(shù)生成，以確保距離測量的可靠性。單個數(shù)據(jù)幀的傳輸時間不到200微秒（μs）。幀數(shù)據(jù)在組內(nèi)所有節(jié)點收發(fā)器間往返傳輸，實現(xiàn)全節(jié)點間的往返距離測量。對于簡單的單側(cè)雙向測距操作，往返測量可在不到1毫秒（ms）的時間內(nèi)完成，實現(xiàn)每秒1,000次的更新速率。

UWB的工作帶寬超過500MHz，當(dāng)與適當(dāng)?shù)?a target="_blank">信號處理技術(shù)相結(jié)合時，可提供精度高達(dá)10厘米（cm）的距離測量。所有這些功能均可在單個低成本CMOS器件上實現(xiàn)。有關(guān)UWB技術(shù)的更多背景信息和概述，可查閱Qorvo公司發(fā)布的《超寬帶技術(shù)for Dummies》（Ultra-Wideband for Dummies）。

協(xié)同駕駛

汽車行業(yè)正逐步描繪其互聯(lián)的未來藍(lán)圖，引領(lǐng)協(xié)同式自主駕駛新時代的到來。這涵蓋了一系列應(yīng)用場景，例如車輛的信號燈啟停協(xié)同、交叉路口通行、車輛編隊行駛，以及車道并線等。這些應(yīng)用場景要求對車輛的相對位置進(jìn)行精準(zhǔn)定位，精度需優(yōu)于1米；某些情況下甚至要達(dá)到10厘米。通過共享精確的定位信息，車輛能夠協(xié)同合作，以比人類更快的反應(yīng)速度更安全地執(zhí)行這些操作，從而在極少或無需人工干預(yù)的情況下運行。

V2V通信的基本功能之一，是美國“基本安全信息（BSM）”，或歐洲“協(xié)同感知信息（CAM）”的交互。這些信息包含車輛位置、速度和行駛方向等內(nèi)容。借助這些粗略的位置數(shù)據(jù)，車輛的自主導(dǎo)航系統(tǒng)（ANS）可識別周邊其它車輛，并據(jù)此組建臨時協(xié)作群組，執(zhí)行協(xié)同駕駛操作。

在聯(lián)網(wǎng)車輛執(zhí)行復(fù)雜的協(xié)同操作時，保持適當(dāng)?shù)能嚲嘀陵P(guān)重要，以避免車輛間發(fā)生致命碰撞。據(jù)致力于未來互聯(lián)出行與智能交通解決方案的全球性組織——5G汽車協(xié)會（5GAA）指出，精準(zhǔn)定位是亟待解決的關(guān)鍵問題之一。保持車輛間距需要一種能夠快速更新并提供精確位置測量的技術(shù)。

UWB技術(shù)能夠以高達(dá)10厘米的精度執(zhí)行定位功能，這也是該技術(shù)在全球范圍內(nèi)蓬勃發(fā)展的原因之一。UWB還能通過防止車輛與自行車、摩托車和行人等弱勢道路使用者（VRU）發(fā)生碰撞來挽救生命。目前，UWB技術(shù)正迅速在眾多消費產(chǎn)品和應(yīng)用中普及。許多主流手機(jī)都配備了UWB功能；并且該技術(shù)正被應(yīng)用于汽車領(lǐng)域，使手機(jī)能夠充當(dāng)安全的數(shù)字鑰匙。

圖1，采用UWB交叉布局的兩輛車輛。

倘若車輛和手機(jī)中的UWB技術(shù)能夠協(xié)同用于挽救生命，豈不美妙？當(dāng)一輛車能實現(xiàn)車對行人（V2P）通信，并利用UWB精確測量兩者之間的距離，就能有效避免車輛與行人間的碰撞事故。UWB技術(shù)還能通過防范惡意欺騙攻擊，提升通信安全性——這正是自主駕駛汽車面臨的重大安全隱患。近期已有報道披露，一些高成本的基礎(chǔ)設(shè)施勒索攻擊已成功入侵多個系統(tǒng)，造成服務(wù)中斷甚至癱瘓。試想以下驚險場景：當(dāng)您駕駛CAV行駛在高速公路上，突然收到勒索信息，要求支付贖金，否則就撞車。UWB可通過驗證車輛ID和位置信息，確保通信對象確屬目標(biāo)車輛，從而避免被惡意冒充者所干擾。

UWB 憑借厘米級定位精度、微秒級低延遲與抗干擾的安全測距特性，已然成為破解車聯(lián)網(wǎng)協(xié)同駕駛核心痛點的關(guān)鍵技術(shù)基石。下期內(nèi)容我們將聚焦UWB在車輛協(xié)同、行人防護(hù)等核心場景的落地應(yīng)用，詳解安全保障方案。