Murata×Smart Eye:60GHz雷达+摄像头多模态座舱融合架构

Murata×Smart Eye:60GHz雷达+摄像头多模态座舱融合架构

发布信息

项目 内容
来源 Auto-Innovations International / InCabin 2026
发布 2026年9月22日
合作方 Murata Manufacturing × Smart Eye
展示 InCabin/AutoSens 展览
链接 https://www.auto-innovations.net/news/115094-multimodal-sensor-fusion-architecture-for-in-vehicle-detection-systems

核心创新

Murata与Smart Eye联合推出60GHz毫米波雷达+AI光学检测融合架构,将DMS(驾驶员监测)、OMS(乘员监测)和CPD(儿童存在检测)统一到一个硬件平台,通过软件定义方式支持后续OTA升级扩展功能(手势识别、生命体征监测等)。

技术架构

多模态融合原理

graph TB
    subgraph 光学传感器
        A[头顶控制台摄像头] --> B[高分辨率视觉数据]
        B --> C[乘员姿态/位置/行为]
    end
    
    subgraph 雷达传感器
        D[60GHz mmWave雷达] --> E[深度数据/穿透检测]
        E --> F[微运动/呼吸/心跳]
    end
    
    subgraph 融合处理
        C --> G[传感器融合引擎]
        F --> G
        G --> H[高保真空间地图]
    end
    
    H --> I[DMS: 驾驶员状态]
    H --> J[OMS: 乘员分类]
    H --> K[CPD: 儿童检测]
    H --> L[自适应安全带]

各传感器优劣互补

特性 光学摄像头 60GHz雷达 融合后
分辨率 高(2MP+) 低(毫米级) 高
低光性能 差(需IR补光) 不受影响 不受影响
穿透遮挡 ❌ 不可穿透 ✅ 穿透衣物/毛毯 ✅
深度感知 强势估计 精确测距 精确
微运动检测 慢(帧率限制) 精确(呼吸/心跳) 精确
隐私保护 ❌ 拍摄图像 ✅ 无图像 可选匿名
计算负载 高(CNN推理) 低(FFT+分类) 中

关键技术细节

1. 60GHz毫米波雷达模块

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import numpy as np

class Radar60GHzModule:
"""
Murata 60GHz mmWave雷达模块

技术参数:
- 频率: 60-64 GHz (ISM频段)
- 带宽: 4 GHz (高分辨率)
- 发射天线: 2-4
- 接收天线: 2-4
- 帧率: 10-30 fps
- 功耗: <2W
- 尺寸: <50mm x 50mm
"""

def __init__(self):
self.fc = 61e9 # 中心频率 61 GHz
self.bw = 4e9 # 带宽 4 GHz
self.num_tx = 3 # 3发
self.num_rx = 4 # 4收
self.fps = 20 # 20帧/秒

def get_range_resolution(self):
"""距离分辨率"""
c = 3e8
resolution = c / (2 * self.bw)
return resolution # = 3.75 cm

def get_velocity_resolution(self):
"""速度分辨率"""
c = 3e8
# 假设128个chirp, T_chirp = 50us
lambda_c = c / self.fc # 4.9 mm
T_frame = 128 * 50e-6 # 6.4ms
resolution = lambda_c / (2 * 128 * T_frame)
return resolution

def get_angular_resolution(self):
"""角度分辨率 (3Tx x 4Rx MIMO)"""
# 虚拟天线阵列: 12个虚拟通道
# 孔径: N * λ/2
lambda_c = 3e8 / self.fc
N = 12 # 虚拟天线数
resolution = 2 / N * 180 / np.pi # 度
return resolution

def penetrate_materials(self):
"""60GHz穿透性能"""
materials = {
"棉衣": {"attenuation": 3, "penetration": "✅ 良好"},
"毛毯": {"attenuation": 5, "penetration": "✅ 可用"},
"皮革座椅": {"attenuation": 2, "penetration": "✅ 良好"},
"金属(座椅框架)": {"attenuation": 60, "penetration": "❌ 不可穿透"},
"塑料内饰": {"attenuation": 1, "penetration": "✅ 优秀"},
}
return materials

radar = Radar60GHzModule()
print(f"距离分辨率: {radar.get_range_resolution()*100:.1f} cm")
print(f"虚拟通道数: {radar.num_tx * radar.num_rx}")
print(f"穿透性能:")
for mat, info in radar.penatrate_materials().items():
print(f" {mat}: {info['penetration']} (衰减{info['attenuation']}dB)")

2. 光学摄像头模块

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class OpticalCameraModule:
"""
Smart Eye AI光学检测模块

技术参数:
- 传感器: OV2311 (2MP, RGB-IR)
- 分辨率: 1600x1200
- 帧率: 30-60 fps
- 快门: 全局快门
- 红外: 940nm IR补光
- 镜头: 广角FOV >90°
- 功耗: <1W
"""

def __init__(self):
self.resolution = (1600, 1200)
self.fps = 30
self.ir_wavelength = 940 # nm
self.shutter = "global"
self.fov = 90 # 度

def get_ai_capabilities(self):
"""Smart Eye AI算法能力"""
return {
"gaze_estimation": {
"accuracy": "1.5°",
"fps": 30,
"range": "0.3-1.2m"
},
"eyelid_tracking": {
"metrics": ["PERCLOS", "blink_rate", "blink_duration"],
"fps": 60
},
"head_pose": {
"accuracy": "2°",
"dofs": 6
},
"face_landmarks": {
"count": 68,
"fps": 30
},
"object_detection": {
"classes": ["phone", "bottle", "cigarette"],
"fps": 15
}
}

3. 融合处理引擎

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class SensorFusionEngine:
"""
Murata×Smart Eye 传感器融合引擎

核心功能:
1. 空间标定: 摄像头-雷达坐标系对齐
2. 时间同步: 帧级时间对齐
3. 数据关联: 摄像头检测目标↔雷达点云聚类
4. 状态估计: 卡尔曼滤波融合估计
"""

def __init__(self):
self.calibration = self._load_calibration()
self.tracker = None

def _load_calibration(self):
"""加载摄像头-雷达标定参数"""
return {
"camera_intrinsics": {
"fx": 800, "fy": 800,
"cx": 800, "cy": 600,
"distortion": [0.01, -0.02, 0, 0, 0]
},
"radar_to_camera": {
"rotation": [[1, 0, 0], [0, 1, 0], [0, 0, 1]],
"translation": [0.05, -0.12, 0.03] # 相对偏移
},
"time_offset_ms": 2.5 # 雷达-摄像头时间偏移
}

def fuse_frame(self, camera_data, radar_data, timestamp):
"""
融合一帧数据

Args:
camera_data: 摄像头检测结果
radar_data: 雷达点云数据
timestamp: 时间戳

Returns:
fused_objects: 融合后的乘员状态
"""
# 1. 坐标变换: 雷达点云 → 摄像头坐标系
radar_in_cam = self._transform_to_camera(radar_data)

# 2. 数据关联
associations = self._associate_objects(
camera_data["detections"],
radar_in_cam["point_clusters"]
)

# 3. 融合估计
fused_objects = []
for cam_det, radar_cluster in associations:
obj = self._fuse_single_object(cam_det, radar_cluster)
fused_objects.append(obj)

# 4. 处理仅雷达检测到的目标 (遮挡场景)
radar_only = self._get_radar_only(radar_in_cam, associations)
for cluster in radar_only:
fused_objects.append(self._classify_from_radar(cluster))

return fused_objects

def _fuse_single_object(self, cam_det, radar_cluster):
"""融合单个目标"""
return {
"id": cam_det.get("id", -1),
"class": cam_det.get("class", "unknown"),
"position_3d": radar_cluster.get("centroid", cam_det.get("position")),
"bounding_box_2d": cam_det.get("bbox"),
"depth_m": radar_cluster.get("range", None),
"micro_motion": radar_cluster.get("breathing_rate", None),
"confidence": min(cam_det.get("conf", 0.5),
radar_cluster.get("conf", 0.5)) + 0.2 # 融合增益
}

硬件集成方案

统一平台架构

组件 型号/规格 功能 替代传感器
光学摄像头 OV2311 2MP RGB-IR 姿态/行为/视线 —
60GHz雷达 Murata mmWave 深度/穿透/微运动 重量传感器
处理器 Qualcomm QCS8255 融合+AI推理 —
— — — 座椅压力传感器
— — — 电容传感器
— — — 体重传感器

BOM成本对比

方案 组件 估计成本
传统多传感器 摄像头+压力垫+电容+体重 $45-65
Murata融合方案 摄像头+60GHz雷达 $20-35
节省 — $25-30 (40-55%)

ECU减少效果

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# 架构简化效果
traditional_arch = {
"ECUs": ["DMS_ECU", "OMS_ECU", "CPD_ECU", "weight_ECU"],
"wire_harness_km": 3.5,
"vehicle_weight_kg": 25,
"cost_savings_pct": 0
}

murata_arch = {
"ECUs": ["unified_fusion_ECU"],
"wire_harness_km": 1.2,
"vehicle_weight_kg": 12,
"cost_savings_pct": 30
}

print("=== 架构简化效果 ===")
print(f"ECU数量: {len(traditional_arch['ECUs'])} → {len(murata_arch['ECUs'])} (减少{100-33}%)")
print(f"线束长度: {traditional_arch['wire_harness_km']}km → {murata_arch['wire_harness_km']}km (减少{((3.5-1.2)/3.5*100):.0f}%)")
print(f"减重: {traditional_arch['vehicle_weight_kg']}kg → {murata_arch['vehicle_weight_kg']}kg (减少{((25-12)/25*100):.0f}%)")
print(f"成本降低: {murata_arch['cost_savings_pct']}%")

功能覆盖矩阵

功能 摄像头单独 雷达单独 融合方案
驾驶员疲劳(PERCLOS) ✅ ❌ ✅
驾驶员分心(视线) ✅ ❌ ✅
乘员分类(成人/儿童) ⚠️ ⚠️ ✅ 高精度
CPD儿童检测(被遮挡) ❌ ✅ ✅ 高可靠
OOP异常姿态 ✅ ⚠️ ✅
安全带误用 ✅ ❌ ✅
生命体征(呼吸/心跳) ❌ ✅ ✅
手势识别 ✅ ⚠️ ✅
黑暗环境 ❌ ✅ ✅ 全场景
隐私保护 ❌ ✅ ✅ 可选匿名

Euro NCAP 2026符合性

Euro NCAP要求 本方案覆盖 实现
CPD (儿童存在检测) ✅ 雷达穿透+摄像头验证
OOP (异常姿态检测) ✅ 摄像头姿态+雷达深度
DSM (驾驶员状态) ✅ 摄像头PERCLOS/视线
自适应安全带 ✅ 融合分类→安全带预紧力
全天候工作 ✅ 雷达补盲

自适应安全带系统集成

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class AdaptiveRestraintSystem:
"""
自适应安全带/安全气囊系统

根据乘员状态调整部署参数:
- 乘员体型 → 安全带预紧力
- 坐姿位置 → 气囊展开角度
- 儿童检测 → 禁用/弱化气囊
"""

def __init__(self):
self.fusion = SensorFusionEngine()

def calculate_restraint_params(self, occupant_state):
"""计算安全带/气囊参数"""
params = {
"seatbelt_pretensioner_force_N": 0,
"airbag_deploy_force": "normal",
"airbag_deploy_angle": "standard",
"seatbelt_load_limiter_N": 6000
}

if occupant_state["class"] == "child":
params["airbag_deploy_force"] = "disabled"
params["seatbelt_pretensioner_force_N"] = 200
params["seatbelt_load_limiter_N"] = 2500

elif occupant_state["class"] == "adult":
# 根据坐姿调整
if occupant_state.get("posture") == "forward_lean":
params["airbag_deploy_angle"] = "forward"
params["seatbelt_pretensioner_force_N"] = 800
else:
params["seatbelt_pretensioner_force_N"] = 500

elif occupant_state["class"] == "empty":
params["airbag_deploy_force"] = "disabled"
params["seatbelt_pretensioner_force_N"] = 0

return params

软件定义扩展能力

OTA升级路径

时间 新增功能 所需硬件变更
2026 Q4 DMS+OMS+CPD基础 初始部署
2027 Q1 手势识别 无需变更
2027 Q2 生命体征监测(呼吸率/心率) 无需变更
2027 Q3 儿童年龄估计 无需变更
2027 Q4 情绪识别 无需变更
2028 V2X座舱交互 无需变更

Smart Eye研究主管观点

“结合视觉上下文与雷达深度遥测,我们建立了一个通用硬件平台,允许制造商通过软件添加从手势识别到生命体征监测的后续功能,而无需物理组件升级。” — Henrik Lind, Smart Eye首席研究官

竞品对比

方案 传感器组合 雷达频率 融合深度 BOM成本
Murata×Smart Eye 摄像头+60GHz 60GHz 深度融合(空间+时间) $20-35
Bosch 摄像头+24GHz 24GHz 中度融合 $30-45
Aptiv 摄像头+77GHz 77GHz 深度融合 $35-50
Continental 摄像头+座椅传感器 无雷达 数据级融合 $40-55

60GHz vs 77GHz对比

特性 60GHz 77GHz
距离分辨率 3.75cm (4GHz BW) 1.95cm (8GHz BW)
穿透衣物 ✅ 更好(波长更长) ✅ 稍差
检测呼吸 ✅ 灵敏 ✅ 更灵敏
尺寸 更大 更小
成本 更低 更高
法规 ISM频段(无需授权) 需要授权
座舱适用 ✅ 首选 ⚠️ 车外更适合

IMS开发启示

1. 统一平台策略

建议IMS采用Murata统一融合方案替代当前多传感器方案:

  • 减少ECU数量75%: 从4个ECU降至1个
  • 降低BOM 40-55%: 从$45-65降至$20-35
  • 简化线束65%: 从3.5km降至1.2km
  • 软件定义扩展: 后续功能无需硬件变更

2. Euro NCAP 2026覆盖

Euro NCAP要求 当前IMS方案 Murata融合方案 改进
CPD 单独雷达 雷达+摄像头验证 +10%可靠性
OOP 摄像头 摄像头+深度 +15%准确率
DSM 摄像头 摄像头(不变) —
全天候 依赖IR补光 雷达补盲 +20%黑暗场景

3. 实施优先级

阶段 时间 任务
评估 2026 Q4 获取Murata开发套件,验证60GHz性能
原型 2027 Q1 集成Smart Eye SDK,搭建双模原型
测试 2027 Q2 Euro NCAP场景验证
量产 2027 Q3 车规级芯片,统一ECU设计

来源: Auto-Innovations International, 2026年9月22日


Murata×Smart Eye:60GHz雷达+摄像头多模态座舱融合架构
https://dapalm.com/2026/09/30/2026-09-30-05-murata-smart-eye-60ghz-radar-camera-fusion-ims/
作者
Mars
发布于
2026年9月30日
许可协议