超寬帶（UWB）作為一種射頻（RF）無(wú)線技術(shù)，可增強(qiáng)高級(jí)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U(xiǎn)WB技術(shù)，有望通過(guò)避免致命碰撞、確保“車對(duì)萬(wàn)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(duì)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(fèi)者體驗(yàn)、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(dú)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(kāi)發(fā)，無(wú)需統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

安全領(lǐng)域的下一個(gè)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(shí)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(duì)萬(wàn)物）通信的標(biāo)準(zhǔn)化工作，車對(duì)車（V2V）、車對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）、車對(duì)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(cè)量?jī)牲c(diǎn)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(lái)精準(zhǔn)定位、安全識(shí)別及高更新率下的超低延遲等能力。本文將重點(diǎn)探討UWB+V2V與UWB+V2P在出行生命安全領(lǐng)域的幾個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用。不過(guò)，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(chǎng)景中同樣具有廣闊前景；如自動(dòng)代客泊車以及與電動(dòng)汽車充電器的精準(zhǔn)對(duì)接。

UWB技術(shù)

IEEE 802.15.4z為UWB安全測(cè)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(cè)量準(zhǔn)確無(wú)誤，防止其受到外部干擾源的欺騙。UWB安全測(cè)距的工作原理是，測(cè)量極窄RF脈沖從發(fā)射器傳輸?shù)?a target="_blank">接收器所花費(fèi)的時(shí)間；再將這一“飛行時(shí)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(shí)別多徑干擾，并選擇首達(dá)路徑，從而確保識(shí)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(gè)安全測(cè)距數(shù)據(jù)幀都包含一個(gè)經(jīng)過(guò)加密處理的時(shí)間戳；該時(shí)間戳采用密碼學(xué)技術(shù)生成，以確保距離測(cè)量的可靠性。單個(gè)數(shù)據(jù)幀的傳輸時(shí)間不到200微秒（μs）。幀數(shù)據(jù)在組內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)收發(fā)器間往返傳輸，實(shí)現(xiàn)全節(jié)點(diǎn)間的往返距離測(cè)量。對(duì)于簡(jiǎn)單的單側(cè)雙向測(cè)距操作，往返測(cè)量可在不到1毫秒（ms）的時(shí)間內(nèi)完成，實(shí)現(xiàn)每秒1,000次的更新速率。

UWB的工作帶寬超過(guò)500MHz，當(dāng)與適當(dāng)?shù)?a target="_blank">信號(hào)處理技術(shù)相結(jié)合時(shí)，可提供精度高達(dá)10厘米（cm）的距離測(cè)量。所有這些功能均可在單個(gè)低成本CMOS器件上實(shí)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(lái)藍(lán)圖，引領(lǐng)協(xié)同式自主駕駛新時(shí)代的到來(lái)。這涵蓋了一系列應(yīng)用場(chǎng)景，例如車輛的信號(hào)燈啟停協(xié)同、交叉路口通行、車輛編隊(duì)行駛，以及車道并線等。這些應(yīng)用場(chǎng)景要求對(duì)車輛的相對(duì)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(guò)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(wú)需人工干預(yù)的情況下運(yùn)行。

V2V通信的基本功能之一，是美國(guó)“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(shí)別周邊其它車輛，并據(jù)此組建臨時(shí)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(shí)，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(lái)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(huì)（5GAA）指出，精準(zhǔn)定位是亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)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(cè)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(guò)防止車輛與自行車、摩托車和行人等弱勢(shì)道路使用者（VRU）發(fā)生碰撞來(lái)挽救生命。目前，UWB技術(shù)正迅速在眾多消費(fèi)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(shí)現(xiàn)車對(duì)行人（V2P）通信，并利用UWB精確測(cè)量?jī)烧咧g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(guò)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(bào)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(gè)系統(tǒng)，造成服務(wù)中斷甚至癱瘓。試想以下驚險(xiǎn)場(chǎng)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(guò)驗(yàn)證車輛ID和位置信息，確保通信對(duì)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(jí)定位精度、微秒級(jí)低延遲與抗干擾的安全測(cè)距特性，已然成為破解車聯(lián)網(wǎng)協(xié)同駕駛核心痛點(diǎn)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(chǎng)景的落地應(yīng)用，詳解安全保障方案。