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在車輛入侵監(jiān)控系統(tǒng)中使用雷達

本文作者：德州儀器點擊： 2025-03-10 15:47

前言：

隨著機動車輛盜竊案件持續(xù)增加（根據(jù)刑事司法委員會的數(shù)據(jù)，2022 年至 2023 年的增幅達 105%），許多消費者正在尋求新的設計方案以確保車輛安全。車輛集成的視頻行車記錄儀作為一項新功能，有助于滿足這一需求。盡管行車記錄儀歷來被用于記錄道路事故，但越來越多的售后市場和集成行車記錄儀系統(tǒng)開始提供一種新的保護形式：外部入侵監(jiān)控。

圖 1：外部入侵監(jiān)控系統(tǒng)示例

基于攝像頭的設計

許多現(xiàn)代車輛的高級駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 已經(jīng)安裝了面向外部的攝像頭，車外入侵監(jiān)控系統(tǒng)正是利用了這一點。當車輛停駐后，這些攝像頭保持打開狀態(tài)，旨在記錄發(fā)生的任何入侵或破壞事件。在這些系統(tǒng)中，較先進的系統(tǒng)會利用機器學習算法來識別可疑活動，并警告潛在入侵者其活動正在被記錄。此類系統(tǒng)還可以在檢測到可能的入侵事件時實時通知車主。

但是，基于攝像頭的外部入侵監(jiān)控系統(tǒng)存在一些重大缺點，如功耗、非理想天氣下的精度以及違反法規(guī)等問題。實時處理多個攝像頭數(shù)據(jù)流會消耗大量電能，在某些情況下高達約 75W。在電動汽車中，寄生能耗會直接影響車輛的續(xù)航里程。基于攝像頭的系統(tǒng)的精度也會根據(jù)情況有所不同。圖像處理在理想天氣條件下的表現(xiàn)良好，但精度通常受到弱光和惡劣天氣條件的負面影響。例如，水滴可能會使攝像頭圖像失真，導致無法進行圖像識別。最后，持續(xù)錄像的系統(tǒng)可能不符合法規(guī)要求，例如歐盟 (EU) 的《通用數(shù)據(jù)保護條例》(GDPR)。

基于雷達的設計

雷達傳感器可以解決基于攝像頭的檢測方案所固有的許多缺點。采用雷達的增強型外部入侵監(jiān)控系統(tǒng)仍有一個面向外部的錄像機，但攝像頭傳感器默認處于停用狀態(tài)以節(jié)省電量。這種情況下改用了德州儀器 AWRL6432 雷達片上系統(tǒng) (SoC) 等器件來作為錄像機的低功耗、高精度喚醒器件。憑借器件集成的處理能力，雷達 SoC 可以智能地區(qū)分路人和潛在入侵者。如果雷達 SoC 確定即將發(fā)生入侵事件，SoC 可以觸發(fā)車輛閃爍前照燈并開始錄制視頻以阻止入侵。圖 2 展示了 EIM 一種可能的實現(xiàn)方式：雷達檢測到潛在的入侵者，但只有當入侵者接近車輛或過于接近時才會喚醒攝像頭。

圖 2：接近檢測 EIM 實現(xiàn)方案

節(jié)能

使用雷達可以顯著降低這些檢測系統(tǒng)的被動功耗。當作為這些系統(tǒng)的喚醒器件進行調(diào)優(yōu)時，AWRL6432 的功耗僅為 22mW，比同類圖像處理系統(tǒng)的 75W 平均功耗低三個數(shù)量級。假設在一個用例中，這兩個系統(tǒng)都安裝在電動汽車上，車輛的平均效率為 2.9 英里/kWh。經(jīng)過 24 小時的監(jiān)控后，基于攝像頭的系統(tǒng)可能導致電動汽車的續(xù)航里程縮短 5 英里。使用雷達作為喚醒觸發(fā)器時，同一車輛損失的續(xù)航里程只有 8 英尺。

圖 3：雷達與攝像頭 EIM 的功耗對比

減少誤報

在檢測到入侵的情況下打開攝像頭或閃爍車燈仍然會耗電，但基于雷達的設計可通過獨特的方式減少誤報，從而保持低功耗。雷達增加了根據(jù)物體的實時位置、速度和加速度來定義攝像頭喚醒邏輯的靈活性。AWRL6432 雷達 SoC 甚至可以通過輕量級機器學習算法處理微多普勒特征，以便將這些物體分類為人類或非人類。借助這種深度的信息，板載處理器可以確定一個人更有可能是入侵者還是路人，并相應采取行動。

雷達用作喚醒傳感器

為了盡可能提高入侵監(jiān)控系統(tǒng)的精度，可以使用雷達作為對現(xiàn)有機器學習攝像頭的補充。此架構(gòu)仍然利用雷達的位置精度以及對弱光或天氣條件的無感特性。但是，雷達不會直接觸發(fā)入侵威懾，而是會激活機器學習攝像頭來收集其他數(shù)據(jù)。因此，機器學習模型可以利用圖像和雷達數(shù)據(jù)對下一步的行動做出最明智的決定。由于車輛僅在滿足一組特定入侵條件后才會開始錄像，因此無需持續(xù)調(diào)查周圍環(huán)境，從而更容易符合當?shù)仉[私法規(guī)。

圖 4：多用途雷達實現(xiàn) 360 度覆蓋

結(jié)語

外部入侵監(jiān)控領域可能相對較新，但并不是一成不變的。市場仍然需要比現(xiàn)有第一代系統(tǒng)更低的功耗和更高的精度。德州儀器低功耗雷達設計可以超越這些期望，同時增加新功能。例如，用于兒童存在檢測的車內(nèi)檢測雷達（根據(jù)歐洲 NCAP 標準）可以兼作短距離外部入侵監(jiān)控傳感器。77GHz 電動后備箱門腳踢開啟模塊可以提供關(guān)鍵的后視功能，從而在車輛周圍實現(xiàn) 360 度雷達覆蓋。德州儀器毫米波設計不僅能降低外部入侵監(jiān)控功耗，還能在不產(chǎn)生額外成本的情況下帶來額外的安全性和便利性。

其他資源

• 在 TI.com 上訂購 AWRL6432BOOST EVM。

• 從 Radar Toolbox 運行外部入侵監(jiān)控演示。

• 在 TI.com 上觀看外部入侵監(jiān)控演示。

關(guān)于德州儀器

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