超宽带（UWB）作为一种射频（RF）无线技术，可增强高级驾驶辅助系统（ADAS）及联网自主驾驶汽车（CAV）传感器套件的性能。引入UWB技术，有望通过避免致命碰撞、确保“车对万物（V2X）”连接安全可靠地部署，从而挽救更多生命。
科技进步正深刻改变着我们的日常生活，并对各行各业产生深远影响。汽车行业亦不例外；其持续引入新技术以提升消费者体验、增强防护能力与信息安全保障。当前，严重交通事故成为亟待解决的一大难题，而前沿技术正是破解这一难题、挽救生命的关键所在。目前，各方正积极推进相关技术的定义、研发、标准化与落地，以提升道路安全水平。起初，汽车制造商在车内采用独立的ADAS技术，如雷达和摄像头等；这些系统由各厂商自行开发，无需统一标准。
安全领域的下一个重大突破将是车辆间的信息共享，使它们能够相互协作。这需要实现标准化，以确保不同制造商生产的车辆能够互联互通。目前，各方正致力于推进V2X（车对万物）通信的标准化工作，车对车（V2V）、车对基础设施（V2I）、车对行人（V2P）等多种通信协议，为车联网奠定了基础。V2X标准化工作为增强ADAS和CAV传感器套件的新技术应用铺平道路。
UWB（超宽带）作为一种低成本的射频（RF）技术，能够精准测量两点之间的距离；这促成了“UWB+V2X”的完美结合。UWB+V2X的采用与标准化，将带来精准定位、安全识别及高更新率下的超低延迟等能力。本文将重点探讨UWB+V2V与UWB+V2P在出行生命安全领域的几个关键应用。不过，值得注意的是，UWB+V2I的技术组合在提升用户便利性等诸多场景中同样具有广阔前景；如自动代客泊车以及与电动汽车充电器的精准对接。
UWB技术
IEEE 802.15.4z为UWB安全测距的标准化制定了规范。该标准的安全特性确保距离测量准确无误，防止其受到外部干扰源的欺骗。UWB安全测距的工作原理是，测量极窄RF脉冲从发射器传输到接收器所花费的时间；再将这一“飞行时间”乘以光速，即可得出距离。窄脉冲使得系统能够精准识别多径干扰，并选择首达路径，从而确保识别出距离最近的目标。
众多脉冲被组合在一起形成数据帧。每个安全测距数据帧都包含一个经过加密处理的时间戳；该时间戳采用密码学技术生成，以确保距离测量的可靠性。单个数据帧的传输时间不到200微秒（μs）。帧数据在组内所有节点收发器间往返传输，实现全节点间的往返距离测量。对于简单的单侧双向测距操作，往返测量可在不到1毫秒（ms）的时间内完成，实现每秒1,000次的更新速率。
UWB的工作带宽超过500MHz，当与适当的信号处理技术相结合时，可提供精度高达10厘米（cm）的距离测量。所有这些功能均可在单个低成本CMOS器件上实现。有关UWB技术的更多背景信息和概述，可查阅Qorvo公司发布的《超宽带技术for Dummies》（Ultra-Wideband for Dummies）。
协同驾驶
汽车行业正逐步描绘其互联的未来蓝图，引领协同式自主驾驶新时代的到来。这涵盖了一系列应用场景，例如车辆的信号灯启停协同、交叉路口通行、车辆编队行驶，以及车道并线等。这些应用场景要求对车辆的相对位置进行精准定位，精度需优于1米；某些情况下甚至要达到10厘米。通过共享精确的定位信息，车辆能够协同合作，以比人类更快的反应速度更安全地执行这些操作，从而在极少或无需人工干预的情况下运行。
V2V通信的基本功能之一，是美国“基本安全信息（BSM）”，或欧洲“协同感知信息（CAM）”的交互。这些信息包含车辆位置、速度和行驶方向等内容。借助这些粗略的位置数据，车辆的自主导航系统（ANS）可识别周边其它车辆，并据此组建临时协作群组，执行协同驾驶操作。
在联网车辆执行复杂的协同操作时，保持适当的车距至关重要，以避免车辆间发生致命碰撞。据致力于未来互联出行与智能交通解决方案的全球性组织——5G汽车协会（5GAA）指出，精准定位是亟待解决的关键问题之一。保持车辆间距需要一种能够快速更新并提供精确位置测量的技术。
UWB技术能够以高达10厘米的精度执行定位功能，这也是该技术在全球范围内蓬勃发展的原因之一。UWB还能通过防止车辆与自行车、摩托车和行人等弱势道路使用者（VRU）发生碰撞来挽救生命。目前，UWB技术正迅速在众多消费产品和应用中普及。许多主流手机都配备了UWB功能；并且该技术正被应用于汽车领域，使手机能够充当安全的数字钥匙。
图1，采用UWB交叉布局的两辆车辆。
倘若车辆和手机中的UWB技术能够协同用于挽救生命，岂不美妙？当一辆车能实现车对行人（V2P）通信，并利用UWB精确测量两者之间的距离，就能有效避免车辆与行人间的碰撞事故。UWB技术还能通过防范恶意欺骗攻击，提升通信安全性——这正是自主驾驶汽车面临的重大安全隐患。近期已有报道披露，一些高成本的基础设施勒索攻击已成功入侵多个系统，造成服务中断甚至瘫痪。试想以下惊险场景：当您驾驶CAV行驶在高速公路上，突然收到勒索信息，要求支付赎金，否则就撞车。UWB可通过验证车辆ID和位置信息，确保通信对象确属目标车辆，从而避免被恶意冒充者所干扰。
UWB 凭借厘米级定位精度、微秒级低延迟与抗干扰的安全测距特性，已然成为破解车联网协同驾驶核心痛点的关键技术基石。下期内容我们将聚焦UWB在车辆协同、行人防护等核心场景的落地应用，详解安全保障方案。
文章来源：Qorvo半导体