隨著機(jī)動(dòng)車輛盜竊案件持續(xù)增加（根據(jù)刑事司法委員會(huì)的數(shù)據(jù)，2022 年至 2023 年的增幅達(dá) 105%），許多消費(fèi)者正在尋求新的設(shè)計(jì)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(xiàng)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(chǎng)和集成行車記錄儀系統(tǒng)開始提供一種新的保護(hù)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(shè)計(jì)

許多現(xiàn)代車輛的高級(jí)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(diǎn)。當(dāng)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(jìn)的系統(tǒng)會(huì)利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法來識(shí)別可疑活動(dòng)，并警告潛在入侵者其活動(dòng)正在被記錄。此類系統(tǒng)還可以在檢測(cè)到可能的入侵事件時(shí)實(shí)時(shí)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(diǎn)，如功耗、非理想天氣下的精度以及違反法規(guī)等問題。實(shí)時(shí)處理多個(gè)攝像頭數(shù)據(jù)流會(huì)消耗大量電能，在某些情況下高達(dá)約75W。在電動(dòng)汽車中，寄生能耗會(huì)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(huì)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(fù)面影響。例如，水滴可能會(huì)使攝像頭圖像失真，導(dǎo)致無法進(jìn)行圖像識(shí)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(hù)條例》(GDPR)。

基于雷達(dá)的設(shè)計(jì)

雷達(dá)傳感器可以解決基于攝像頭的檢測(cè)方案所固有的許多缺點(diǎn)。采用雷達(dá)的增強(qiáng)型外部入侵監(jiān)控系統(tǒng)仍有一個(gè)面向外部的錄像機(jī)，但攝像頭傳感器默認(rèn)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(dá)片上系統(tǒng) (SoC) 等器件來作為錄像機(jī)的低功耗、高精度喚醒器件。憑借器件集成的處理能力，雷達(dá) SoC 可以智能地區(qū)分路人和潛在入侵者。如果雷達(dá) 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(shí)現(xiàn)方式：雷達(dá)檢測(cè)到潛在的入侵者，但只有當(dāng)入侵者接近車輛或過于接近時(shí)才會(huì)喚醒攝像頭。

圖 2：接近檢測(cè) EIM 實(shí)現(xiàn)方案

節(jié)能

使用雷達(dá)可以顯著降低這些檢測(cè)系統(tǒng)的被動(dòng)功耗。當(dāng)作為這些系統(tǒng)的喚醒器件進(jìn)行調(diào)優(yōu)時(shí)，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(gè)數(shù)量級(jí)。假設(shè)在一個(gè)用例中，這兩個(gè)系統(tǒng)都安裝在電動(dòng)汽車上，車輛的平均效率為 2.9 英里/kWh。經(jīng)過 24 小時(shí)的監(jiān)控后，基于攝像頭的系統(tǒng)可能導(dǎo)致電動(dòng)汽車的續(xù)航里程縮短 5 英里。使用雷達(dá)作為喚醒觸發(fā)器時(shí)，同一車輛損失的續(xù)航里程只有 8 英尺。

圖 3：雷達(dá)與攝像頭 EIM 的功耗對(duì)比

減少誤報(bào)

在檢測(cè)到入侵的情況下打開攝像頭或閃爍車燈仍然會(huì)耗電，但基于雷達(dá)的設(shè)計(jì)可通過獨(dú)特的方式減少誤報(bào)，從而保持低功耗。雷達(dá)增加了根據(jù)物體的實(shí)時(shí)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(dá) SoC 甚至可以通過輕量級(jí)機(jī)器學(xué)習(xí)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(gè)人更有可能是入侵者還是路人，并相應(yīng)采取行動(dòng)。

雷達(dá)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(dá)作為對(duì)現(xiàn)有機(jī)器學(xué)習(xí)攝像頭的補(bǔ)充。此架構(gòu)仍然利用雷達(dá)的位置精度以及對(duì)弱光或天氣條件的無感特性。但是，雷達(dá)不會(huì)直接觸發(fā)入侵威懾，而是會(huì)激活機(jī)器學(xué)習(xí)攝像頭來收集其他數(shù)據(jù)。因此，機(jī)器學(xué)習(xí)模型可以利用圖像和雷達(dá)數(shù)據(jù)對(duì)下一步的行動(dòng)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(huì)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(dāng)?shù)仉[私法規(guī)。

圖 4：多用途雷達(dá)實(shí)現(xiàn) 360 度覆蓋

結(jié)語

外部入侵監(jiān)控領(lǐng)域可能相對(duì)較新，但并不是一成不變的。市場(chǎng)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(dá)設(shè)計(jì)可以超越這些期望，同時(shí)增加新功能。例如，用于兒童存在檢測(cè)的車內(nèi)檢測(cè)雷達(dá)（根據(jù)歐洲 NCAP 標(biāo)準(zhǔn)）可以兼作短距離外部入侵監(jiān)控傳感器。77GHz 電動(dòng)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(shí)現(xiàn) 360 度雷達(dá)覆蓋。德州儀器毫米波設(shè)計(jì)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。