La necesidad de entornos inteligentes y seguros en la cabina aumenta rápidamente a medida que avanza la tecnología automotriz. El radar de ondas milimétricas en la cabina, o "In-Cabin Radar", se vuelve cada vez más necesario debido a las regulaciones, en lugar de ser solo una característica de confort. Las soluciones convencionales, como los sensores de presión y las cámaras, suelen presentar inconvenientes como altas tasas de falsos positivos, sensibilidad a la luz y problemas de privacidad. El radar de ondas milimétricas se ha convertido en una tecnología líder para la monitorización de la cabina gracias a su alta penetración (por ejemplo, a través de mantas), detección sin contacto y capacidad para preservar la privacidad. Marcos regulatorios como Euro NCAP, que ahora incorpora el Recordatorio de Cinturón de Seguridad (SBR/SOD) y la Detección de Presencia Infantil (CPD) en su sistema de puntuación de seguridad activa, reconocen esta tendencia.
Usos principales
Identificación de la Presencia del Niño (CPD)
El radar en la cabina puede detectar microseñales de movimiento, como un desplazamiento del pecho de tan solo 4 mm, para determinar si un niño ha sido abandonado en el vehículo. Según los requisitos normativos, el sistema debe funcionar durante un tiempo predeterminado después de apagar el coche y ofrecer alertas multinivel mediante notificaciones externas, auditivas y visuales. Gracias a esta función, los niños que se dejan en el coche tienen una probabilidad mucho menor de sufrir lesiones por calor.Recordatorio de cinturón de seguridad y detección de ocupación del asiento (SOD/SBR)
Al diferenciar con precisión entre adultos y niños, el radar mejora la protección de los ocupantes en caso de colisión y optimiza las estrategias de despliegue de los airbags. Al proporcionar alertas en tiempo real para pasajeros desabrochados, los sistemas integrados de recordatorio del cinturón de seguridad pueden aumentar la seguridad general de la cabina. Se mantiene una alta precisión de detección en entornos de cabina complejos gracias a sofisticados algoritmos.Sistema de detección de intrusiones (IDS)
El radar proporciona seguridad las 24 horas y protege la privacidad de los ocupantes al monitorear movimientos inusuales en la cabina, como entradas no autorizadas o rotura de ventanas, cuando el vehículo está apagado. Funciona en modo de bajo consumo (~15 mW).Vigilar los signos vitales
Para monitorear la fatiga del conductor, evaluar la salud de los pasajeros o habilitar servicios inteligentes de cabina personalizados, el radar en cabina puede extraer datos fisiológicos en tiempo real, como la frecuencia cardíaca y la respiración. Los métodos TinyML e IA de borde reducen las falsas alarmas y aumentan la precisión del monitoreo.
Arquitectura de Sistemas Técnicos
El complejo sistema de radar en cabina integra tanto hardware como software:
Capa de hardware: para adquisición de señales y procesamiento inicial, RFIC, microcontroladores (MCU) y procesadores de señales digitales (DSP).
Cadena de señal: para el análisis algorítmico, se producen datos sin procesar 1D, 2D o 3D utilizando tecnología de onda continua modulada en frecuencia (FMCW).
Capa de algoritmo: Para identificar a los ocupantes, rastrear las constantes vitales y activar alertas, los modelos de aprendizaje automático analizan nubes de puntos y mapas de calor. La robustez en escenarios de cabina complejos se mejora mediante el entrenamiento con datos reales.
Capa de comunicación: para permitir la integración con los sistemas de seguridad del vehículo, los resultados se envían a los controladores centrales a través del bus CAN u otras redes del vehículo.
Medidas cruciales de desempeño
El campo de visión (FoV), la topología de la antena, la resolución de distancia, la resolución angular, la precisión del ángulo, el cumplimiento normativo y la densidad del canal son ejemplos de métricas críticas.
Resolución de distancia: Es posible lograr una precisión de centímetros con un radar de alta frecuencia, dependiendo del ancho de banda de barrido.
La longitud de onda y los canales de antena determinan la resolución angular; los diseños multicanal mejoran la localización de los ocupantes.
Cumplimiento normativo: para garantizar la implementación legal en vehículos de producción, los sistemas deben cumplir con las regulaciones del espectro regional.
Tendencias y caminos en la tecnología
Radar Doppler de 24 GHz: económico, útil para el monitoreo básico de signos vitales, pero no proporciona datos precisos de distancia.
Radar FMCW de 60 GHz: una solución popular que permite el procesamiento de IA de borde en tiempo real y la generación de imágenes de nubes de puntos 3D/4D de alta resolución.
Radar UWB: hardware reutilizable de bajo costo con una resolución angular más baja que se puede utilizar en aplicaciones que no requieren tanta precisión.
La variabilidad de las señales fisiológicas reales y las interferencias ambientales (como obstrucciones, reflexiones y ruido electrónico) representan desafíos. El procesamiento de señales, el diseño optimizado de antenas y la mejora de los algoritmos de IA forman parte de las soluciones.
Entre las próximas tendencias de desarrollo se encuentran:
Procesamiento de IA de borde: para una detección en tiempo real de baja latencia, instale directamente redes neuronales en los SoC de radar.
Fusión multimodal: para aplicaciones de cabina inteligente L3+, integre datos semánticos de la cámara con detección de micromovimiento por radar para aumentar la precisión y confiabilidad de la detección.
Análisis de variabilidad de la frecuencia cardíaca: los servicios de cabina inteligentes personalizados son posibles al extender el monitoreo para evaluar las condiciones de salud, los estados emocionales y los niveles de fatiga.
Resumen
La disposición de la antena, la densidad de canales, los algoritmos de inteligencia artificial y los requisitos regulatorios deben equilibrarse para el diseño de radares en cabina, lo cual constituye una tarea compleja de ingeniería de sistemas. El radar de ondas milimétricas proporciona un sólido respaldo tecnológico para la seguridad automotriz mediante la optimización continua y la integración multimodal, lo que le permite desempeñar un papel crucial en la detección de presencia infantil, la monitorización de signos vitales y la experiencia inteligente en la cabina.