在汽車行業(yè)向智能化、自動化飛速邁進的當(dāng)下，自動駕駛技術(shù)成為了變革的核心驅(qū)動力。眾多先進技術(shù)交織融合，為實現(xiàn)安全、高效的自動駕駛體驗奠定基礎(chǔ)。其中，超寬帶（UWB）芯片正逐漸嶄露頭角，憑借其獨特的技術(shù)優(yōu)勢，在汽車自動駕駛領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，成為推動行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵力量。
一、UWB 芯片技術(shù)原理剖析
UWB，即超寬帶技術(shù)，本質(zhì)上是一種無線載波通信技術(shù)。與傳統(tǒng)通信技術(shù)不同，它并非依賴正弦載波來傳輸信息，而是通過發(fā)送和接收納秒甚至亞納秒級的極窄脈沖來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞。在這一過程中，一個信息比特能夠映射為數(shù)百個脈沖，使得其占用的頻譜范圍極寬。
UWB 技術(shù)的高精度定位能力是其核心優(yōu)勢之一。測距、雷達定位以及靈敏度都與信號帶寬成正比，UWB 最小帶寬可達 500MHz，相比藍牙（BLE）、Wi-Fi、5G 等常用通信制式，在定位精度上具有顯著優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的厘米級定位。在汽車自動駕駛場景中，當(dāng)車輛行駛在復(fù)雜的道路環(huán)境中，UWB 芯片可以精準(zhǔn)地感知車輛與周圍障礙物、其他車輛以及道路基礎(chǔ)設(shè)施的距離，為自動駕駛系統(tǒng)提供精確的位置信息，確保車輛能夠做出準(zhǔn)確的行駛決策。
UWB 作為一種時域短脈沖信號，在同等碼速條件下，相較于 IEEE802.11a、IEEE802.11b 和 BLE，具備更強的抗干擾性。由于超寬帶無線電發(fā)射的是持續(xù)時間極短且占空比極小的單周期脈沖，多徑信號在時間上可分離，這使得 UWB 在復(fù)雜的信號環(huán)境中依然能夠穩(wěn)定工作，準(zhǔn)確傳輸信號。無論是在高樓林立的城市街道，還是在信號容易受到遮擋和干擾的地下停車場，UWB 芯片都能保障車輛與外界設(shè)備之間的通信穩(wěn)定，為自動駕駛的可靠性提供堅實保障。
在安全性方面，UWB 技術(shù)同樣表現(xiàn)出色。它采用跳時擴頻技術(shù)，只有接收機已知發(fā)送端擴頻碼時，才能解出發(fā)射數(shù)據(jù)，這極大地提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｃ苄浴Ｍ瑫r，系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度極低，傳統(tǒng)的接收機根本無法接收，進一步保障了信息傳輸?shù)陌踩?。在自動駕駛中，車輛需要與周圍環(huán)境進行大量的數(shù)據(jù)交互，UWB 芯片的高安全性能夠有效防止數(shù)據(jù)被竊取或篡改，確保自動駕駛系統(tǒng)的安全運行。
二、UWB 芯片在汽車自動駕駛中的應(yīng)用場景
（一）精準(zhǔn)定位，助力自動泊車與復(fù)雜場景行駛
自動泊車是自動駕駛技術(shù)中的一項重要功能，而 UWB 芯片在其中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。當(dāng)車輛進入停車場，GPS 信號往往會受到遮擋而變得不穩(wěn)定，此時 UWB 芯片能夠大顯身手。通過與停車場內(nèi)的定位基站或其他車輛上的 UWB 設(shè)備進行通信，UWB 芯片可以精確測量車輛與停車位、周邊障礙物的距離和角度，實現(xiàn)厘米級的精準(zhǔn)定位。這使得車輛能夠在復(fù)雜的停車場環(huán)境中，自動規(guī)劃出最佳的泊車路徑，準(zhǔn)確無誤地駛?cè)胪＼囄?，大大提高了自動泊車的成功率和效率?br />
在自動駕駛車輛行駛過程中，遇到隧道、高樓峽谷等 GPS 信號受限的場景時，UWB 芯片同樣能夠提供可靠的定位支持。它可以與道路旁的基礎(chǔ)設(shè)施進行通信，實時獲取車輛的位置信息，幫助自動駕駛系統(tǒng)維持對車輛的精準(zhǔn)控制，確保車輛安全、穩(wěn)定地通過這些復(fù)雜區(qū)域。
（二）車與車、車與基礎(chǔ)設(shè)施通信（V2V、V2I）的可靠橋梁
在未來的智能交通系統(tǒng)中，車與車（V2V）、車與基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）之間的通信至關(guān)重要。UWB 芯片憑借其高速、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸能力以及高精度的定位特性，成為實現(xiàn)高效 V2V 和 V2I 通信的理想選擇。
在 V2V 通信中，車輛通過 UWB 芯片相互交換速度、位置、行駛方向等信息，能夠?qū)崟r感知周圍車輛的行駛狀態(tài)。這使得自動駕駛車輛能夠提前預(yù)判其他車輛的行駛意圖，及時做出相應(yīng)的決策，避免碰撞事故的發(fā)生。在交通擁堵的路段，車輛之間可以通過 UWB 通信協(xié)同行駛，優(yōu)化交通流量，提高道路通行效率。
對于 V2I 通信，UWB 芯片可以幫助車輛與道路上的交通信號燈、路側(cè)單元等基礎(chǔ)設(shè)施進行通信。車輛能夠提前獲取交通信號燈的狀態(tài)信息，合理規(guī)劃行駛速度，實現(xiàn) “綠波通行”，減少停車等待時間，降低油耗和排放。同時，道路基礎(chǔ)設(shè)施也可以通過 UWB 芯片向車輛發(fā)送路況信息、施工提醒等，為自動駕駛車輛提供更加全面的行駛信息，提升行駛安全性和便捷性。
（三）車內(nèi)感知與交互，提升駕乘體驗
UWB 芯片在車內(nèi)也有著豐富的應(yīng)用場景。在車輛內(nèi)部，它可以用于實現(xiàn)精準(zhǔn)的人員定位和手勢識別。通過在車內(nèi)安裝多個 UWB 傳感器，系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測駕駛員和乘客的位置，根據(jù)人員的位置自動調(diào)整座椅、空調(diào)、音響等設(shè)備的設(shè)置，為乘客提供個性化的舒適體驗。
UWB 芯片還能夠支持手勢識別功能。駕駛員可以通過簡單的手勢操作來控制車內(nèi)的多媒體系統(tǒng)、車窗、天窗等設(shè)備，無需手動觸摸控制按鈕，提高了駕駛過程中的操作便利性和安全性。在駕駛過程中，駕駛員想要調(diào)節(jié)音量，只需在空中做出相應(yīng)的手勢，車輛就能識別并執(zhí)行操作，減少了駕駛員分心的風(fēng)險。
三、UWB 芯片在汽車自動駕駛應(yīng)用中的挑戰(zhàn)與解決方案
（一）成本問題
目前，UWB 數(shù)字鑰匙系統(tǒng)中的 UWB 芯片成本占比高達 36.4%，這使得 UWB 技術(shù)在汽車領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用受到一定限制，當(dāng)前主要應(yīng)用在中高端車型上。為了解決成本問題，一方面，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，芯片制造商通過優(yōu)化生產(chǎn)工藝、提高芯片集成度等方式降低生產(chǎn)成本。一些國內(nèi)芯片廠商積極入局 UWB 芯片研發(fā)，隨著市場競爭的加劇，UWB 芯片價格有望進一步降低。另一方面，汽車廠商可以通過與芯片供應(yīng)商建立長期合作關(guān)系，實現(xiàn)規(guī)?；少?，降低采購成本。同時，將 UWB 芯片與其他功能芯片進行集成設(shè)計，減少車輛電子系統(tǒng)中的芯片數(shù)量，也有助于降低整體成本。
（二）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與兼容性
UWB 技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用涉及到多個行業(yè)和領(lǐng)域，目前缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，不同廠商的 UWB 設(shè)備之間可能存在兼容性問題。這給 UWB 技術(shù)在汽車自動駕駛中的大規(guī)模推廣帶來了挑戰(zhàn)。為了解決這一問題，行業(yè)內(nèi)需要加強合作，共同制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。汽車廠商、芯片制造商、通信設(shè)備供應(yīng)商等各方應(yīng)積極參與標(biāo)準(zhǔn)的制定過程，確保 UWB 設(shè)備在不同車型、不同品牌之間能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通。同時，相關(guān)機構(gòu)和組織應(yīng)加強對 UWB 技術(shù)產(chǎn)品的認證和檢測，保障市場上的 UWB 設(shè)備符合統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，提高產(chǎn)品的兼容性和可靠性。
（三）信號干擾與復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性
盡管 UWB 技術(shù)具有較強的抗干擾能力，但在實際應(yīng)用中，仍然可能受到其他無線信號的干擾，尤其是在電磁環(huán)境復(fù)雜的城市中心區(qū)域。此外，不同的天氣條件、地形地貌等因素也可能對 UWB 信號的傳播產(chǎn)生影響。為了提高 UWB 芯片在復(fù)雜環(huán)境下的適應(yīng)性和抗干擾能力，研發(fā)人員可以采用多種技術(shù)手段。在信號處理方面，通過優(yōu)化算法，提高 UWB 芯片對干擾信號的識別和過濾能力，確保有用信號的準(zhǔn)確接收。在硬件設(shè)計上，可以采用多天線技術(shù)、信號增強技術(shù)等，提高 UWB 信號的發(fā)射功率和接收靈敏度，增強信號在復(fù)雜環(huán)境中的傳播能力。同時，汽車廠商可以在車輛設(shè)計階段，對 UWB 設(shè)備的安裝位置進行優(yōu)化，減少其他電子設(shè)備對 UWB 信號的干擾。