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| """
UWB vs 60GHz 穿透性物理仿真
波长决定穿透性:
- UWB (~7GHz, λ≈4.3cm): 可穿透座椅/毯子
- 60GHz (λ≈5mm): 被座椅/毯子阻挡
衰减模型:
衰减 = α * d * f²
其中 α 为材料衰减系数, d 为厚度, f 为频率
"""
import numpy as np
def calculate_attenuation(frequency_ghz: float, material: str, thickness_cm: float) -> dict:
"""
计算雷达信号穿透材料的衰减
Args:
frequency_ghz: 频率 (GHz)
material: 材料
thickness_cm: 厚度 (cm)
"""
material_coeff = {
'air': 0.0,
'cotton': 0.02,
'wool_blanket': 0.05,
'seat_foam': 0.08,
'seat_leather': 0.12,
'plastic': 0.15,
'metal': 10.0,
}
alpha = material_coeff.get(material, 0.05)
attenuation = alpha * thickness_cm * (frequency_ghz ** 1.5)
detectable = attenuation < 40
return {
'frequency': frequency_ghz,
'material': material,
'thickness': thickness_cm,
'attenuation_db': round(attenuation, 2),
'detectable': detectable
}
print("=" * 70)
print("UWB vs 60GHz 穿透性对比")
print("=" * 70)
materials = [
('wool_blanket', 2.0, '婴儿毯 (2cm)'),
('seat_foam', 5.0, '座椅海绵 (5cm)'),
('seat_leather', 1.0, '座椅皮革 (1cm)'),
('cotton', 1.0, '棉衣物 (1cm)'),
('plastic', 0.5, '塑料件 (0.5cm)'),
]
print(f"\n{'场景':<25s} {'UWB(7GHz)衰减':>15s} {'60GHz衰减':>15s} {'UWB':>6s} {'60GHz':>6s}")
print("-" * 70)
for mat, thick, label in materials:
uwb = calculate_attenuation(7.0, mat, thick)
fmcw = calculate_attenuation(60.0, mat, thick)
print(f"{label:<25s} {uwb['attenuation_db']:>12.1f} dB {fmcw['attenuation_db']:>12.1f} dB"
f" {'✅' if uwb['detectable'] else '❌':>5s} {'✅' if fmcw['detectable'] else '❌':>5s}")
print(f"\n{'='*70}")
print("CPD 关键场景检测能力")
print(f"{'='*70}")
scenarios = [
{"name": "后排座椅儿童(无遮挡)", "attenuation_uwb": 5, "attenuation_60": 15},
{"name": "毯下婴儿", "attenuation_uwb": 15, "attenuation_60": 45},
{"name": "座椅后方儿童", "attenuation_uwb": 20, "attenuation_60": 55},
{"name": "后备箱儿童", "attenuation_uwb": 25, "attenuation_60": 60},
{"name": "安全座椅+毯子", "attenuation_uwb": 22, "attenuation_60": 50},
]
print(f"\n{'场景':<25s} {'UWB衰减':>10s} {'60GHz衰减':>10s} {'UWB检测':>8s} {'60GHz':>8s}")
print("-" * 65)
for s in scenarios:
uwb_ok = s['attenuation_uwb'] < 40
fmcw_ok = s['attenuation_60'] < 40
print(f"{s['name']:<25s} {s['attenuation_uwb']:>8} dB {s['attenuation_60']:>8} dB"
f" {'✅' if uwb_ok else '❌':>7s} {'✅' if fmcw_ok else '❌':>7s}")
print(f"\n{'='*70}")
print("UWB 双模架构优势")
print(f"{'='*70}")
print("""
┌────────────────────────────────────────────────────┐
│ UWB 双模: 数字钥匙 + 雷达感知 │
├────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 模式1: 测距 (Ranging) │
│ ├── 用途: CCC 数字钥匙, 安全进入 │
│ ├── 原理: 两个UWB设备间距离测量 │
│ └── 标准: IEEE 802.15.4ab / FiRa │
│ │
│ 模式2: 雷达 (Radar) │
│ ├── 用途: CPD, 乘员监测, 手势控制 │
│ ├── 原理: 发射脉冲→分析反射CIR │
│ └── 优势: 同一芯片, 无需额外传感器 │
│ │
│ BOM 影响: │
│ ┌──────────────┬──────────────┬──────────┐ │
│ │ 传统方案 │ UWB双模方案 │ 节省 │ │
│ ├──────────────┼──────────────┼──────────┤ │
│ │ UWB锚点×4 │ UWB锚点×4 │ - │ │
│ │ 60GHz雷达×2 │ (复用UWB) │ ~$20 │ │
│ │ 摄像头×1 │ 摄像头×1 │ - │ │
│ │ 总成本 │ 总成本 │ 节省~$20 │ │
│ │ ~$80 │ ~$60 │ -25% │ │
│ └──────────────┴──────────────┴──────────┘ │
│ │
│ CIR 感知管道: │
│ 发射UWB脉冲 → 接收反射 → CIR分析 → 分类 │
│ ↓ │
│ ┌────────┴────────┐ │
│ │ 存在检测 │ │
│ │ 呼吸频率 │ │
│ │ 手势识别 │ │
│ │ 乘员位置 │ │
│ └─────────────────┘ │
└────────────────────────────────────────────────────┘
""")
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