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蓝牙和UWB技术在自动驾驶的应用前景

ublox 来源:ublox 作者:ublox 2022-07-01 17:12 次阅读

本文作者 | u-blox定位产品中心高级首席工程师David Bartlett及u-blox应用营销部负责人Stefania Sesia博士

导言

媒体上有关完全自动驾驶汽车亮相街头的报道层出不穷,但要真正实现全自动驾驶,这对我们而言仍然任重而道远。

当今的大多数以“自主驾驶”为名的车辆最多只能提供美国汽车工程师学会(SAE)所说的“驾驶辅助”,还算不上真正的“自动驾驶”。也就是说,无论何时,车辆的操控者都是坐在驾驶座椅中的驾驶员,就算启动了驾驶员辅助系统也不例外。

要跃升到自动驾驶状态(SAE J3016驾驶自动化量表中的3-5级),车辆必须在某些情况下实现完全自主操控。这意味着在当今驾驶员支持功能的基础上,我们还要向前迈出很大的一步。

SAE International

L3级及更高级别的自动驾驶技术无法像辅助驾驶那样快速取得明显进展。其中一个原因是不断变化的监管环境,另一个原因是技术还有待成熟,唯有趋于成熟之后才能在更广泛的场景中支持自主驾驶。

01.监管基础

《维也纳道路交通公约》的修订为实现更高水平的自动驾驶奠定了基础。如果自主车辆监管框架的规范化管理进展顺利,那么在未来几年中,我们将看到许多此类框架涌现出来,特别是SAE量表中3级和4级相关功能的框架。

事实上,2022年初,美国公路安全保险协会宣布了针对部分自动化车辆的评级计划。诸如此类的发展进步将提高自动驾驶领域的确定性,加快应对技术挑战的创新步伐。

02.提高自主性等级

目前,围绕更高自动化水平所开展的大部分研发工作关注的都是高速公路驾驶。

相对而言,这是最简单的一种公共道路环境,导航过程中不涉及到环岛等复杂布局。在正常情况下,这类道路环境也没有行人或骑行者,也就是说没有任何类型的交通安全弱势群体(VRU)。

03.城区环境的多样性

城区的情况则完全不同,部分原因在于道路布局更加复杂,另一部分原因在于此类环境中交通安全弱势群体的数量和种类更多。

从车厂的角度来看,保护交通安全弱势群体带来极大的挑战。大多数交通安全弱势群体的行动都有着突发、不可预测的特点,

因此,即使是目前自动化水平较高的车辆所搭载的技术,也很难做到完全检测和准确识别。例如,摄像头依赖于视线,因此无法检测到即将从停泊的货车后方走进车道的行人。

对于自动化能力达到3级及更高的车辆来说,要达到在城区安全自主行驶的水平,必须大幅提升针对交通安全弱势群体的检测能力。

然而,没有单一技术能满足所有这些要求,使用多项技术融合将是提升检测能力的关键。相关工作已经在开展之中,例如通过激光雷达为车载摄像头提供辅助。但在保护交通安全弱势群体方面,短距离无线电技术的使用目前尚未取得重大进展,尤其是蓝牙和超宽带(UWB)技术。

04.蓝牙和UWB:未来可期

u-blox最近开展了一项研究,证明了在城区使用无线电测距技术进行定位可作为GNSS高精度车辆定位互补方案的潜力,而探索此类技术也会对保护交通安全弱势群体有所帮助。

如今几乎每款新车、智能手机和可穿戴设备都内置了蓝牙功能;而由于蓝牙模块成本低廉,因此完全可以集成到其他尚且不具备蓝牙的设备之中,例如微型机动车。

UWB的发展势头也非常迅猛,目前已经开始集成在智能手机中,也有车厂采用UWB技术来实现免钥匙门锁等应用领域。

05基于短距离无线电的交通安全弱势群体检测系统的工作原理

基于蓝牙或UWB的交通安全弱势群体检测系统如何工作?需要进行哪些进一步的研发,才能在未来车辆自动驾驶功能中融合这些技术?

为了让支持蓝牙或UWB的检测系统发挥作用,交通安全弱势群体必须随身携带、在自身附近、在车辆上使用特定的标签(比如说内置于智能手机或手表内的标签)。这些标签会定期发出信号,附近的自动驾驶车辆则利用此信号计算出与交通安全弱势群体间的距离与角度。

这种解决方案前景广阔,但其所适用的应用领域还有待拓展。

挑战1:建立数据可信度

首先,蓝牙或UWB测距系统发出的各项数据对于车辆决策应该有多大的影响?交通安全弱势群体可能在不断移动,因此决策系统有必要理解交通安全弱势群体传来的数据的可信度,并据此判断其不确定性。

随后还要考虑,如何将这些数据与来自其他系统的数据相整合,如果有冲突该怎么办?

我们需要建立稳健的流程和统一的指标,以评估蓝牙和UWB测距信息的完整性。这涉及到用统计学的方法更深入地评估无线电信号在不同场景下的性能。

通过创建这些模型,系统就能发现离群值,并为其采集到的每一次读数附加确定性或可信度评分。车辆控制系统可以据此评估每个数据点可能带来的影响。

挑战2:防范恶意入侵者

然而,当攻击者恶意入侵自动驾驶车辆的安全系统时,这往往会造成无法挽回的损失。因此,我们需要打造足够强大的关键碰撞规避功能,从而保护车辆周围和车辆内部人员的安全。

在这方面,UWB有着内在优势,能够进行安全的距离测量,而不易受到中间人攻击的影响。因此,UWB测距的可信度高于蓝牙和其他传统技术。

但无论采用哪种技术,防范恶意入侵者都至关重要。因此,我们也会在有必要时采用认证、合理性检查和不当行为检测等多种安全措施。

另一项举措是将恶意攻击的特征整合到前述信号模型中,从而加强车辆控制系统检测攻击并确定应对方法的能力。

为抵御破坏碰撞规避系统的企图,另一个关键要素是结合使用多种技术,就像我们之前建议的那样。同时对车辆内的数个系统发起攻击的复杂度要远超过针对一个系统发起攻击,因此这种冗余配置可以大幅度提高保障水平。

挑战3:隐私保护

任何追踪个人位置的行为都会引发隐私方面的问题,现有解决方案可以实现数据的分散化和匿名化,但在保护个人信息方面还有待提高,同时要确保个人对其所共享的内容、共享对象以及数据用途保有控制权。

挑战4:未携带标签的交通安全弱势群体

大多数青少年和成年人都随身携带智能手机或智能手表,因此可通过蓝牙或UWB了解他们的行踪,但仍然有一部分幼童或老年人不会佩戴此类设备。

这进一步体现出利用多种技术融合来防范交通事故的重要性。单纯用于自动驾驶车辆进行识别的个人保护标签也可能成为一个新的趋势,包括低功耗蓝牙设备和UWB可穿戴设备。

挑战5:使用和集成的简易性

最后,就蓝牙和UWB技术而言,还需要进一步拓展其适用的应用领域。关键要求包括降低成本、简化部署、提高可用性,并更好地集成于生态系统中。

06.创新时机已经成熟

正如本文所述,为了保护交通安全弱势群体,未来自动驾驶车辆需要更为先进的系统,而这就要求设计者以全新方式融合先进科技,以提供卓越的安全水平。蓝牙和UWB在定位测距方面展现出巨大的前景,并且已经用于汽车的其他用途。

因此,我们认为在打造更安全的未来车辆、解锁更高自动驾驶水平方面,蓝牙和UWB技术未来可期。

原文标题:自动驾驶车辆如何利用蓝牙和超宽带技术保护交通安全弱势群体

文章出处:【微信公众号:ublox】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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    是一款双线性稳压器,能够从1.7 V输入电压提供两个独立的300 mA输出电流。该器件提供0.8 V至3.6 V的宽输出电压范围。为了优化电池供电的便携式应用的性能,NCP151采用动态静态电流调整,可在空载时实现极低的IQ消耗。 特性 优势 工作输入电压范围1.7 V至5.5 V 许多应用的宽电压范围 固定电压选项:0.8 V至3.6 V 宽输出电压范围为许多用例提供了灵活性 低静态电流典型值。 100 uA 无负载时降低功耗 高PSRR:Typ。 @ 1电压@ OUT1,OUT2 适用于为噪声敏感的模拟和射频设备供电 快速&慢速放电功能 帮助满足系统要求 快速和慢速摆率 允许最佳功率排序和加电 应用 终端产品 掌上电脑,手机,GPS,智能手机 无线手机,无线局域网设备,蓝牙®,Zigbee® 比特币矿工 便携式医疗设备 其他电池供电设备 比特币最小化服务器 PDA 智能手机 监控摄像头 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 07:02 437次 阅读

    BCM43752 双频802.11ax Wi-Fi /蓝牙5组合芯片

    BCM43752实现两个带蓝牙5的802.11ax流 在移动设备(如智能手机和平板电脑)上实现高达1.2 Gb / s的Wi-Fi速度。 功能 支持两个802.11ax流 蓝牙5 包括低能量远程(LELR) FM无线电接收器 1.2 Gb / s PHY速率 1024 QAM调制 OFDMA MU-MIMO
    发表于 07-04 13:18 2586次 阅读
    BCM43752 双频802.11ax Wi-Fi /蓝牙5组合芯片

    BCM4375 双频802.11ax Wi-Fi /蓝牙5组合芯片

    BCM4375同时实现两个带蓝牙5的802.11ax流 在移动设备(如智能手机和平板电脑)上实现高达1.429 Gb / s的Wi-Fi速度。 功能 支持两个802.11ax流 蓝牙5 包括低能量远程(LELR) 实时同步双频(RSDB) 1.429 Gb / s PHY速率 1024 QAM调制 OFDMA MU-MIMO
    发表于 07-04 13:16 988次 阅读
    BCM4375 双频802.11ax Wi-Fi /蓝牙5组合芯片

    BCM4358 5G WiFi 802.11ac客户端

    实现单流和双流802.11ac规范,分别实现高达433和867 Mb / s的速度,并向下兼容不推荐用于新设计802.11 b / g / a / n设备。 该产品系列用作智能手机,平板电脑,机顶盒,数字电视,PC产品和其他需要小尺寸和低功耗连接的产品的客户端设备解决方案。每款产品都有一个单芯片双频收发器,集成了完整的802.11ac无线子系统中的所有主要功能模块,包括无线电,基带和MAC,以及根据客户应用要求,蓝牙和FM收音机。这些高度集成的解决方案可提供家庭和企业中高质量视频和媒体应用所需的更高覆盖率和吞吐量性能,并且无论使用何种应用处理器,都可以添加到任何终端产品中。 功能 单流和双流IEEE 802.11ac解决方案,数据速率高达433.3和866.7 Mb / s 完整的IEEE 802.11a / b / g / n双频段不推荐用于新设计与增强性能的兼容性 支持20,40和80 MHz频道—将802.11n解决方案的带宽提高一倍—可选的SGI(256 QAM调制) 256 QAM,一种提高数据传输效率的高阶调制方案 符合802.11ac标准的发送波束成形,低密度奇偶校验码( LDPC)和空时分组编码(STBC)用于扩展覆盖范围。 Broadcom的TurboQAM ® 技术在2.4 GHz中实现了最高...
    发表于 07-04 13:16 925次 阅读
    BCM4358 5G WiFi 802.11ac客户端

    BCM4356 5G WiFi 802.11ac客户端

    实现单流和双流802.11ac规范,分别实现高达433和867 Mb / s的速度,并向下兼容不推荐用于新设计802.11 b / g / a / n devices。   此产品系列用作智能手机,平板电脑,机顶盒,数字电视,PC产品和其他设备中的客户端设备需要小尺寸和低功耗连接解决方​​案的产品。每款产品都有一个单芯片双频收发器,集成了完整的802.11ac无线子系统中的所有主要功能模块,包括无线电,基带和MAC,以及根据客户应用要求,蓝牙和FM收音机。这些高度集成的解决方案可提供家庭和企业中高质量视频和媒体应用所需的更高覆盖率和吞吐量性能,并且无论使用何种应用处理器,都可以添加到任何终端产品中。 功能 单流和双流IEEE 802.11ac解决方案,数据速率高达433.3和866.7 Mb / s 完整的IEEE 802.11a / b / g / n双频段不推荐用于新设计与增强性能的兼容性 支持20,40和80 MHz频道—将802.11n解决方案的带宽提高一倍—可选的SGI(256 QAM调制) 256 QAM,一种提高数据传输效率的高阶调制方案 符合802.11ac标准的发送波束成形,低密度奇偶校验码( LDPC)和空时分组编码(STBC)用于扩展覆盖范围。 Broadcom的TurboQAM®技术实现...
    发表于 07-04 13:15 3146次 阅读
    BCM4356 5G WiFi 802.11ac客户端

    BCM4350 5G WiFi 802.11ac客户端

    实现单流和双流802.11ac规范,分别实现高达433和867 Mb / s的速度,并向下兼容不推荐用于新设计802.11 b / g / a / n devices。   此产品系列用作智能手机,平板电脑,机顶盒,数字电视,PC产品和其他设备中的客户端设备需要小尺寸和低功耗连接解决方​​案的产品。每款产品都有一个单芯片双频收发器,集成了完整的802.11ac无线子系统中的所有主要功能模块,包括无线电,基带和MAC,以及根据客户应用要求,蓝牙和FM收音机。这些高度集成的解决方案可提供家庭和企业中高质量视频和媒体应用所需的更高覆盖率和吞吐量性能,并且无论使用何种应用处理器,都可以添加到任何终端产品中。 功能 单流和双流IEEE 802.11ac解决方案,数据速率高达433.3和866.7 Mb / s 完整的IEEE 802.11a / b / g / n双频段不推荐用于新设计与增强性能的兼容性 支持20,40和80 MHz频道—将802.11n解决方案的带宽提高一倍—可选的SGI(256 QAM调制) 256 QAM,一种提高数据传输效率的高阶调制方案 符合802.11ac标准的发送波束成形,低密度奇偶校验码( LDPC)和空时分组编码(STBC)用于扩展覆盖范围。 Broadcom的TurboQAM®技术实现...
    发表于 07-04 13:13 1258次 阅读
    BCM4350 5G WiFi 802.11ac客户端

    BCM43162 5G WiFi 802.11ac客户端

    实现单流和双流802.11ac规范,分别实现高达433和867 Mb / s的速度,并向下兼容不推荐用于新设计802.11 b / g / a / n devices。   此产品系列用作智能手机,平板电脑,机顶盒,数字电视,PC产品和其他设备中的客户端设备需要小尺寸和低功耗连接解决方​​案的产品。每款产品都有一个单芯片双频收发器,集成了完整的802.11ac无线子系统中的所有主要功能模块,包括无线电,基带和MAC,以及根据客户应用要求,蓝牙和FM收音机。这些高度集成的解决方案可提供家庭和企业中高质量视频和媒体应用所需的更高覆盖率和吞吐量性能,并且无论使用何种应用处理器,都可以添加到任何终端产品中。 功能 单流和双流IEEE 802.11ac解决方案,数据速率高达433.3和866.7 Mb / s 完整的IEEE 802.11a / b / g / n双频段不推荐用于新设计与增强性能的兼容性 支持20,40和80 MHz频道—将802.11n解决方案的带宽提高一倍—可选的SGI(256 QAM调制) 256 QAM,一种提高数据传输效率的高阶调制方案 符合802.11ac标准的发送波束成形,低密度奇偶校验码( LDPC)和空时分组编码(STBC)用于扩展覆盖范围。 Broadcom的TurboQAM®技术实现...
    发表于 07-04 13:12 773次 阅读
    BCM43162 5G WiFi 802.11ac客户端

    BCM11211 Persona™媒体处理器

    BCM11211是Broadcom Persona®系列的一部分。 IP通信应用处理器。  BCM11211是Broadcom的Persona IP通信处理器系列的一部分。 BCM11211连接Broadcom的蓝牙,Wi-Fi和GPS连接产品,允许原始设备制造商(OEM)添加技术以扩展下一代产品的功能。  功能 运行基于Linux®的Broadcom MediaxChange™软件,这是经过现场验证的PhonexChange&trade的最新语音,视频和多媒体版本;软件 采用Broadcom创新的音频清晰度技术SmartAudio®,可显着提高IP网络的音质。 BCM11181 VideoCore®的无胶接口; III多媒体协处理器 10/100 Base-TX以太网媒体访问控制器(MAC)和物理层(PHY),支持自动关机绿色模式 应用 IP语音(VoIP)...
    发表于 07-04 10:13 427次 阅读
    BCM11211 Persona™媒体处理器

    BCM2040-1 用于鼠标和键盘的单芯片蓝牙

    集成是实现当今PC原始设备制造商系统成本目标的关键。通过将当今鼠标和键盘中的所有组件集成到BCM2040中,可以实现较低的系统成本,从而接近不推荐用于新设计有线鼠标和键盘的价格点。 BCM2040可直接连接鼠标光学或球形编码器和键盘扫描矩阵。   BCM2040是低成本蓝牙鼠标和键盘设备设计的重大突破。 BCM2040是一款真正的单芯片,集成了整个配置文件,应用程序和蓝牙协议栈,完全符合人机界面设备的Bluetooth SIG规范。该设备完全符合1.1版蓝牙规范,并支持关键的蓝牙1.2版功能,包括自适应跳频和快速连接,这对个人计算机中的鼠标和键盘应用至关重要。    功能 具有完全集成的人机接口设备(HID)配置文件和蓝牙1.1版堆栈的单芯片蓝牙设备  On-板8051处理器和RAM / ROM内存  自定义集成蓝牙核心处理器已经过优化,可支持HID配置文件并最大限度地降低功耗 应用程序 无线手机 无线耳机 无线键盘和鼠标 无线扬声器 智能设备 ...
    发表于 07-04 10:08 325次 阅读
    BCM2040-1 用于鼠标和键盘的单芯片蓝牙

    BCM2035 蓝牙®单芯片HCI解决方案

    单芯片独立基带处理器,集成2.4-GHz收发器,适用于蓝牙1.1和1.2应用。   Broadcom BCM2035是一款单芯片独立基带处理器,集成2.4 GHz收发器,适用于蓝牙1.1和1.2应用。通过将关键组件集成到设备中,无需外部闪存和有源组件,从而最大限度地减少了实施蓝牙系统的占地面积和系统成本。 BCM2035是通过USB或UART和PCM音频接口需要Bluetooth SIG标准主机控制器接口(HCI)的任何语音和/或数据应用的最佳解决方案。 BCM2035基于BCM2033蓝牙基带核心,外围传输单元和微处理器单元的生产和UnPlugFest验证架构。微处理器单元将低级协议栈存储在只读存储器(ROM)和补丁随机存取存储器(RAM)中,以提供最大的灵活性。 功能 任何单芯片解决方案的最高可用BT无线电性能 小数N频率合成器支持12至40 MHz的任何晶体或TCXO光源 应用 智能设备...
    发表于 07-04 10:08 529次 阅读
    BCM2035 蓝牙®单芯片HCI解决方案

    BCM2042 高级无线键盘/鼠标蓝牙®解

    真正的单芯片,集成了整个配置文件,应用程序和蓝牙协议栈,完全符合人机界面设备的蓝牙SIG规范。  BCM2042是低成本蓝牙鼠标和键盘设备设计的重大突破。 BCM2042完全符合2.0版蓝牙规范,包括自适应跳频和快速连接,这些对于个人计算机中的鼠标和键盘应用至关重要。集成是实现当今PC制造商的系统成本目标的关键。通过将当今鼠标和键盘中的所有组件集成到BCM2042中,可以实现较低的系统成本,从而接近不推荐用于新设计有线鼠标和键盘的价格点。 BCM2042可直接连接鼠标光学或球形编码器和键盘扫描矩阵。  功能 具有完全集成人机界面的单芯片蓝牙设备设备(HID)配置文件和完整蓝牙堆栈 板载8051处理器和RAM / ROM内存 成本优化的鼠标和键盘应用解决方案,通过集成实现最低成本所有外部组件 取代现有鼠标或键盘处理器和内存并添加蓝牙功能 应用程序 无线手机 无线耳机 无线键盘和鼠标 无线扬声器 笔记本电脑 个人电脑 数字电视 游戏设备 智能设备...
    发表于 07-04 10:08 1010次 阅读
    BCM2042 高级无线键盘/鼠标蓝牙®解

    CABLEMEDEA 家庭网络连接软件

    CableMedea™是一个全面而完整的软件住宅网关包。 CableMedea™是一种全面的软件住宅网关软件包,旨在显着缩短产品上市时间,节省开发成本。它可用于有线调制解调器VoIP网关,有线调制解调器无线网关,电缆调制解调器,有线机顶盒,CableHome网关和PacketCable网关。该产品的完整性使开发人员无需使用额外的第三方软件包,最大限度地减少评估周期和解决接口兼容性问题的软件开发工作。 功能 包括对CableHome™,住宅网关和CableOffice合规性的所有必要支持 为Broadcom的DOCSIS®开发; 1.1和2.0住宅网关产品 管理和配置直观的基于Web的GUI,符合CableHome的CMP实施,SNMPv3,远程功能/服务启用/禁用,远程升级和DOCSIS® 1.1和2.0安全软件下载 LAN连接包括以太网,802.11无线,USB,HomePlug,HPNA,蓝牙,DHCP服务器和UPnP QoS 应用程序 家庭网关 机顶盒 IP语音(VoIP)...
    发表于 07-04 10:04 256次 阅读
    CABLEMEDEA 家庭网络连接软件

    BCM1104 千兆IP电话芯片

    IP电话芯片使制造商能够构建具有硬件安全性和卓越语音质量的IP电话。   芯片也是集成了千兆以太网(10/100/1000 Mb / s)交换机和两个快速以太网(10/100 Mb / s)收发器,可以选择性地开发传统的快速以太网IP电话设计,而无需额外增加外部收发器的成本。通过添加外部千兆以太网收发器,制造商可以轻松升级其设计以创建千兆以太网IP电话型号。 功能 BCM1104是下一代芯片,集成硬件安全性,高级服务质量(QoS)技术和千兆以太网(GbE)交换机 基于具有增强DSP功能的RISC架构,为中端IP电话提供优化的性能水平 的BroadSAFE&安培;贸易;带有用于AES加密和SHA-1身份验证算法的硬件加速的安全模块 灵活的外设接口架构可以连接无线局域网,蓝牙和视频设备而无需胶合逻辑 应用程序 IP电话 VoIP住宅终端适配器 IP PBX系统...
    发表于 07-04 09:51 443次 阅读
    BCM1104 千兆IP电话芯片