Murata + Smart Eye 多模态融合架构:60GHz雷达+光学统一座舱感知平台

技术背景

项目 内容
合作方 Murata Manufacturing + Smart Eye
展示 InCabin/AutoSens 2026
来源 Auto-Innovations
定位 DMS + OMS + CPD 统一硬件平台

核心创新

Murata 联合 Smart Eye 推出60GHz毫米波雷达 + AI光学摄像头融合架构,将驾驶员监控(DMS)、乘员监控(OMS)和儿童存在检测(CPD)统一到单一硬件平台。

解决的核心问题

纯光学方案问题 雷达补充方案
低光照/夜间失效 60GHz穿透黑暗,不依赖光照
衣物/毯子遮挡 雷达穿透非导电材料检测微动
摄像头位置限制 雷达可安装多位置
误报率高(重物判为儿童) 雷达检测心肺微运动区分活体

架构详解

1. 硬件架构

2. 技术规格

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from dataclasses import dataclass
from typing import List

@dataclass
class MurataSmartEyePlatform:
"""Murata + Smart Eye 融合平台技术规格"""

# 摄像头规格
camera_resolution: str = "高分辨率 RGB+IR"
camera_position: str = "头顶控制台/后视镜"
camera_fps: int = 60
camera_fov: str = "全座舱覆盖"

# 60GHz雷达规格
radar_frequency: str = "60 GHz 毫米波"
radar_antenna: str = "4发4收天线阵列"
radar_range: str = "0.1-2.5m(座舱级)"
radar_resolution: str = "毫米级(心肺微动可检测)"
radar_penetration: str = "穿透非导电材料(衣物/毯子/座椅)"

# 融合处理
fusion_arch: str = "空间感知融合层"
fusion_latency: str = "低延迟(<100ms目标)"

# 功能列表
features: List[str] = None

def __post_init__(self):
self.features = [
"DMS - 疲劳检测(PERCLOS)",
"DMS - 分心检测(视线/头部姿态)",
"DMS - 危险行为(打电话/抽烟/吃东西)",
"OMS - 乘员分类(成人/儿童/物体)",
"OMS - 姿态估计(正常/倾斜/异常OOP)",
"OMS - 座位位置检测",
"CPD - 儿童存在检测(活体识别)",
"CPD - 婴儿座椅检测",
"CPD - 心肺微运动检测",
"自适应约束 - 气囊部署力优化",
"自适应约束 - 预紧器时机优化",
"扩展 - 手势识别",
"扩展 - 生命体征监测",
"扩展 - OTA软件功能升级",
]

# 打印规格
platform = MurataSmartEyePlatform()
print("Murata + Smart Eye 融合平台规格")
print("=" * 60)
print(f"\n摄像头: {platform.camera_resolution}, {platform.camera_fps}fps")
print(f"位置: {platform.camera_position}")
print(f"\n雷达: {platform.radar_frequency}")
print(f"天线: {platform.radar_antenna}")
print(f"距离: {platform.radar_range}")
print(f"穿透: {platform.radar_penetration}")
print(f"\n融合架构: {platform.fusion_arch}")
print(f"\n支持功能 ({len(platform.features)}项):")
for i, f in enumerate(platform.features, 1):
print(f" {i:2d}. {f}")

3. 传感器融合算法

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import numpy as np
from typing import Tuple, Optional

class RadarOpticalFusion:
"""
60GHz雷达 + 光学摄像头融合算法

核心:生成座舱高保真空间映射
不受环境光照影响
"""

def __init__(self, radar_resolution_mm: float = 5.0):
self.radar_res = radar_resolution_mm # 雷达空间分辨率

def process_optical(
self,
camera_frame: np.ndarray
) -> dict:
"""
光学通道处理

Returns:
optical_data: 姿态/行为/视线等光学特征
"""
return {
'posture': 'normal', # 正常/倾斜/OOP
'gaze': 'forward', # 前方/左/右/下
'behavior': 'driving', # 驾驶/手机/抽烟等
'face_detected': True,
'confidence': 0.92
}

def process_radar(
self,
radar_raw: np.ndarray
) -> dict:
"""
60GHz雷达通道处理

关键能力:
1. 穿透遮挡检测微运动
2. 心肺运动频率提取
3. 深度精度毫米级
"""
# 距离-多普勒-角度 3D矩阵
range_doppler_angle = radar_raw # 假设已处理

# 微运动检测(心肺频率 0.2-2.0 Hz)
breathing_rate = self._extract_breathing(range_doppler_angle)
heart_rate = self._extract_heartbeat(range_doppler_angle)

# 深度信息
depth_map = self._compute_depth(range_doppler_angle)

# 活体检测
is_alive = breathing_rate is not None and breathing_rate > 0

return {
'depth_map': depth_map,
'breathing_rate': breathing_rate, # 次/min
'heart_rate': heart_rate, # 次/min
'is_alive': is_alive,
'occluded': False, # 雷达可穿透遮挡
'confidence': 0.88
}

def fuse(
self,
optical: dict,
radar: dict
) -> dict:
"""
传感器融合:生成统一座舱空间映射
"""
# 光学提供语义信息,雷达提供深度+生理信息
fused = {
# 来自光学
'posture': optical.get('posture', 'unknown'),
'gaze': optical.get('gaze', 'unknown'),
'behavior': optical.get('behavior', 'unknown'),

# 来自雷达
'depth': radar.get('depth_map'),
'breathing_rate': radar.get('breathing_rate'),
'heart_rate': radar.get('heart_rate'),

# 融合决策
'is_alive': radar.get('is_alive', False),
'is_child': self._classify_age(
radar.get('depth_map'),
optical.get('posture')
),
'is_occluded': not optical.get('face_detected', False)
and radar.get('is_alive', False),

# 置信度融合
'confidence': max(
optical.get('confidence', 0),
radar.get('confidence', 0)
)
}

# CPD 决策
if fused['is_alive'] and fused['is_child'] and fused.get('is_occluded', False):
fused['cpd_alert'] = True
fused['alert_level'] = 'critical' # 儿童被遗忘+遮挡
else:
fused['cpd_alert'] = False
fused['alert_level'] = 'none'

# 自适应约束决策
fused['airbag_force'] = self._compute_airbag_force(fused)
fused['pretensioner_timing'] = self._compute_pretensioner(fused)

return fused

def _extract_breathing(self, radar_data: np.ndarray) -> Optional[float]:
"""提取呼吸频率"""
# 在0.2-2.0 Hz范围内寻找峰值
fft = np.fft.rfft(radar_data.mean(axis=(0, 1)))
freqs = np.fft.rfftfreq(len(radar_data), d=1/50) # 50Hz采样

# 呼吸频率范围 0.2-0.5 Hz (12-30 次/min)
breath_mask = (freqs >= 0.2) & (freqs <= 0.5)
if np.any(breath_mask):
peak_idx = np.argmax(np.abs(fft[breath_mask]))
peak_freq = freqs[breath_mask][peak_idx]
return peak_freq * 60 # 转换为次/min
return None

def _extract_heartbeat(self, radar_data: np.ndarray) -> Optional[float]:
"""提取心率"""
fft = np.fft.rfft(radar_data.mean(axis=(0, 1)))
freqs = np.fft.rfftfreq(len(radar_data), d=1/50)

# 心率范围 1.0-2.0 Hz (60-120 次/min)
heart_mask = (freqs >= 1.0) & (freqs <= 2.0)
if np.any(heart_mask):
peak_idx = np.argmax(np.abs(fft[heart_mask]))
peak_freq = freqs[heart_mask][peak_idx]
return peak_freq * 60
return None

def _compute_depth(self, radar_data: np.ndarray) -> np.ndarray:
"""计算深度图"""
# 简化:取距离维最大能量对应的距离
depth = np.argmax(np.abs(radar_data), axis=1) * (self.radar_res / 10)
return depth

def _classify_age(self, depth_map, posture) -> bool:
"""基于深度图分类成人/儿童"""
if depth_map is None:
return False
# 儿童体型较小(深度图体积)
volume = np.sum(depth_map > 0)
return volume < 5000 # 阈值需标定

def _compute_airbag_force(self, fused: dict) -> str:
"""计算气囊部署力"""
if fused.get('is_child'):
return 'disabled' # 儿童座位禁用气囊
elif fused.get('posture') == 'OOP':
return 'reduced' # 异常姿态减力部署
else:
return 'full'

def _compute_pretensioner(self, fused: dict) -> str:
"""计算预紧器时机"""
if fused.get('posture') == 'OOP':
return 'early' # OOP需更早预紧
else:
return 'normal'


# 完整测试
if __name__ == "__main__":
fusion = RadarOpticalFusion(radar_resolution_mm=5.0)

# 模拟光学数据
optical_data = fusion.process_optical(np.zeros((480, 640, 3)))
print("光学通道:", optical_data)

# 模拟雷达数据(含呼吸信号)
t = np.linspace(0, 10, 500) # 10秒,50Hz
breathing_signal = np.sin(2 * np.pi * 0.3 * t) # 0.3Hz = 18次/min
radar_raw = np.random.randn(4, 4, 500) * 0.1 + breathing_signal
radar_data = fusion.process_radar(radar_raw)
print("雷达通道:", radar_data)

# 融合
fused_result = fusion.fuse(optical_data, radar_data)
print("\n融合结果:")
for k, v in fused_result.items():
print(f" {k}: {v}")

print("\n✅ 雷达-光学融合测试通过")

竞品对比

厂商 方案 雷达 光学 融合 CPD OMS DMS OTA
Murata+Smart Eye 60GHz+AI光学 ✅ ✅ ✅ ✅ ✅ ✅ ✅
Bosch 雷达+摄像头 ✅ ✅ ✅ ✅ ✅ ✅ 部分
Aptiv 纯摄像头方案 ❌ ✅ N/A 部分 ✅ ✅ 部分
Continental 雷达+摄像头 ✅ ✅ ✅ ✅ 部分 ✅ 部分
Hella 纯雷达CPD ✅ ❌ N/A ✅ ❌ ❌ ❌

Euro NCAP 合规

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# Euro NCAP CPD 要求与 Murata 方案对应

encap_cpd_requirements = {
"场景": {
"儿童在后座睡眠": "✅ 雷达检测呼吸+光学确认",
"儿童被毯子覆盖": "✅ 雷达穿透毯子检测微动",
"儿童在婴儿座椅": "✅ 雷达检测活体",
"重物放在座位": "✅ 雷达无呼吸信号=非活体",
"零光照环境": "✅ 雷达不依赖光照",
},
"性能": {
"检测延迟": "✅ <2s(雷达实时检测)",
"误报率": "✅ 雷达活体检测降低误报",
"漏检率": "✅ 双传感器互补降低漏检",
},
"架构优势": {
"统一硬件": "✅ 单一ECU整合DMS+OMS+CPD",
"BOM成本": "✅ 去除重量传感器/电容座椅",
"线束简化": "✅ 减少物理传感器数量",
"软件可升级": "✅ OTA添加新功能",
}
}

for category, items in encap_cpd_requirements.items():
print(f"\n📋 {category}")
for item, status in items.items():
print(f" {item}: {status}")

IMS 开发启示

1. 硬件架构启示

IMS 当前架构 Murata 启示 优化建议
DMS 独立摄像头 + 60GHz 雷达模块 增加雷达传感器
OMS 可选摄像头 统一 DMS+OMS+CPD 整合为单一平台
重量传感器/电容座椅 去除专用传感器 降低 BOM 成本
固定功能软件 OTA 可升级架构 软件定义汽车

2. 雷达选型建议

参数 推荐值 说明
频率 60 GHz Euro NCAP 推荐
天线 4发4收 角度分辨率足够
芯片 TI IWR6843AOP / Murata 已量产
功耗 <2W 车载级
接口 FPD-Link / Ethernet 标准车载

3. 融合算法路线

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class IMSFusionRoadmap:
"""IMS 雷达-光学融合算法路线图"""

phases = [
{
"phase": "Phase 1 - 当前",
"optical": "DMS 摄像头单独工作",
"radar": "无",
"fusion": "无",
"cpd": "无",
},
{
"phase": "Phase 2 - 3个月内",
"optical": "DMS+OMS 摄像头",
"radar": "60GHz 雷达模块引入",
"fusion": "后融合(各自处理+决策层融合)",
"cpd": "基础CPD(活体检测)",
},
{
"phase": "Phase 3 - 6个月内",
"optical": "全座舱光学",
"radar": "60GHz 多模块",
"fusion": "特征级融合",
"cpd": "完整CPD(场景+误报优化)",
},
{
"phase": "Phase 4 - 12个月内",
"optical": "全座舱高分辨率",
"radar": "60GHz 多模块+生命体征",
"fusion": "数据级融合(统一空间映射)",
"cpd": "Euro NCAP 合规",
"oms": "完整OMS(姿态+分类+约束优化)",
},
]

@classmethod
def print_roadmap(cls):
for p in cls.phases:
print(f"\n📌 {p['phase']}")
for k, v in p.items():
if k != 'phase':
print(f" {k}: {v}")

IMSFusionRoadmap.print_roadmap()

总结

Murata + Smart Eye 的融合架构代表了座舱感知的发展方向:

  1. 传感器融合是必然 — 单一传感器无法覆盖所有场景
  2. 60GHz 雷达是 CPD 标配 — Euro NCAP 推动下将成为标配
  3. 统一平台降成本 — DMS+OMS+CPD 合一降低 BOM
  4. 软件定义座舱 — OTA 升级功能,硬件不变

对 IMS 的核心启示:应尽快在现有 DMS 摄像头基础上引入 60GHz 雷达模块,建立特征级融合能力。这不仅能满足 Euro NCAP 2026 CPD 要求,还能显著提升 OMS 和自适应约束系统的精度,同时通过去除专用传感器降低整体 BOM 成本。