UWB雷達(dá)能否替代超聲波雷達(dá)？
摘要：
本文圍繞“超寬帶（Ultra-Wideband, UWB）是否可以在自動泊車中完全替代超聲波”這一問題，從產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、芯片能力、物理機(jī)理、量產(chǎn)工程與功能安全五個層面展開分析。文章的核心結(jié)論是截至目前，UWB 已經(jīng)成熟到可以在數(shù)字鑰匙、活體檢測、腳踢檢測、高精定位、到達(dá)角（Angle of Arrival, AoA）、到達(dá)相位差（Phase Difference of Arrival, PDoA）以及部分短距雷達(dá)化應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)落地，但仍未成熟到可以在主流量產(chǎn)自動泊車中全面接管超聲波承擔(dān)的近場障礙感知職責(zé)。
真正擋住UWB 的，不是原理上不夠先進(jìn)，而是近端泄漏與 ringing（脈沖振鈴?fù)衔玻?導(dǎo)致的近端盲區(qū)，以及測距測角精度、靜態(tài)目標(biāo)與靜態(tài)雜波分離困難、地下車庫地反與多徑、車身耦合下的天線方向圖穩(wěn)定性、以及跨車型一致性、診斷與功能安全閉環(huán)等系統(tǒng)性問題。
相對而言，超聲波雖然量程短、信息維度少(無4D信息)、易受目標(biāo)材質(zhì)和污染遮擋影響，但它在近場、低速、靜態(tài)小障礙物場景中的邊界更清楚，失效模式更可預(yù)期，量產(chǎn)驗(yàn)證也更充分。本文據(jù)此主張，現(xiàn)階段更合理的路線不是用 UWB 替代超聲波，而是讓 UWB 與超聲波分工協(xié)同，前者負(fù)責(zé)高精定位、最終對位與車身近端感知增強(qiáng)(例如理想L9路線)，后者繼續(xù)守住最后幾十厘米的低速安全邊界。
本文的核心觀點(diǎn)：
UWB 不是“不成熟”，而是“成熟得還不夠全面”。它已經(jīng)能量產(chǎn)做定位、鑰匙、活體、腳踢、AoA/PDoA 與部分感知，但還不夠成熟到全面替代自動泊車外部近場超聲波。
UWB雷達(dá)當(dāng)前的MIMO陣列(例如1T3R、2T4R) 是重要進(jìn)步，但它主要解決“空間維度不足”的問題。但是靜態(tài)雜波、近場泄漏、地反多徑、天線背向輻射、功能安全與跨車型一致性，并不會因?yàn)橥ǖ罃?shù)增加而自動消失。
超聲波也有明顯短板，例如量程短、角分辨率低、信息維度稀疏、容易受污染遮擋和目標(biāo)材質(zhì)影響，但這些短板大多屬于“能力邊界型短板”，而不是“系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)型短板”。
未來真正有希望改寫泊車感知邊界的，不是單一器件參數(shù)提升，而是整車層面的傳感器融合、車身集成、算法魯棒性、診斷能力與功能安全體系一體化成熟。
一、問題真正的焦點(diǎn)不是誰更先進(jìn)，而是誰更適合守住泊車安全邊界
圍繞自動泊車傳感器路線的討論，最容易陷入的誤區(qū)，就是把“更先進(jìn)”直接等同于“更適合替代”。從原理上看，UWB 具有更高的時間分辨率、更強(qiáng)的高精測距能力，還可以擴(kuò)展到 AoA、PDoA、雙向測距（Two-Way Ranging, TWR）、到達(dá)時間差（Time Difference of Arrival, TDoA）等定位技術(shù)，而超聲波看上去更像一項(xiàng)“老技術(shù)”，量程不長、信息維度也比較少。可自動泊車并不是一場參數(shù)競賽，它真正要解決的是在最后幾十厘米內(nèi)，面對低速、靜態(tài)、低矮、異形、貼邊、易遮擋的小障礙物時，誰能更穩(wěn)定、更低誤報、更可量產(chǎn)地守住安全邊界。
公開的量產(chǎn)方案至今仍將超聲波、近距攝像頭與角雷達(dá)作為自動泊車的常見組合，這恰好說明了工程判斷與參數(shù)直覺并不總是一致。
換句話說，自動泊車關(guān)注的不是“誰理論上更能看”，而是“誰在保險杠附近、車角邊緣、輪胎旁側(cè)、路沿前沿這類最麻煩的位置，仍能給出足夠穩(wěn)定、足夠可解釋、足夠容易驗(yàn)證的判斷”。從這個角度回看爭論，就會發(fā)現(xiàn) UWB 與超聲波的關(guān)系并不是單純的代際替換，而更像是兩類傳感器在不同邊界條件下的能力互補(bǔ)。
二、UWB 產(chǎn)業(yè)并不幼稚，但也還沒有成熟到全面替代
如果簡單地說“UWB 還不成熟”，其實(shí)并不準(zhǔn)確。更準(zhǔn)確的說法應(yīng)該是UWB 在汽車上已經(jīng)成熟到可以承擔(dān)一部分重要任務(wù)，但還沒有成熟到承擔(dān)“泊車近場主障礙感知”這一最苛刻的任務(wù)。
恩智浦（NXP）的 Trimension NCJ29D6 明確定位為面向汽車測距與雷達(dá)應(yīng)用的車規(guī)級 UWB 芯片，支持雙天線接口、測距與雷達(dá)復(fù)用。科沃（Qorvo）的 DW3300Q 已經(jīng)進(jìn)入汽車級應(yīng)用，支持 10 cm 級定位和 PDoA。加特蘭（Calterah）的 Dubhe 則把 2T4R 架構(gòu)推到了臺前，公開強(qiáng)調(diào)更好的角分辨率、空間感知和抗干擾能力。
國內(nèi)廠商方面，長沙馳芯（CX500）已公開 1T3R 路線，紐瑞芯（NewRadio）的 NRT81750 也已進(jìn)入汽車定位通信與短距雷達(dá)相關(guān)場景。標(biāo)準(zhǔn)方面，羅德與施瓦茨（Rohde & Schwarz）公開的 IEEE 802.15.4 數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)頁面顯示，當(dāng)前 HRP UWB 已支持 499.2 MHz、1081.6 MHz、1331.2 MHz 和 1354.97 MHz 等多種信道帶寬。
這意味著，今天的車載UWB 已經(jīng)不再只是“單天線測距”芯片，而是在向“小陣列 + 定位 + 感知復(fù)用平臺”演進(jìn)。問題在于從“可以量產(chǎn)做定位與感知增強(qiáng)”，到“可以量產(chǎn)全面取代超聲波”，中間隔著的并不是再多加幾個通道，而是一整套與靜態(tài)目標(biāo)、近場盲區(qū)、多徑反射、車身耦合、功能安全和驗(yàn)證閉環(huán)有關(guān)的系統(tǒng)工程。
國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈中，已經(jīng)出現(xiàn)“基于 UWB 雷達(dá)的可量產(chǎn)泊車輔助方案”這類公開表述，說明這條路線不再停留于實(shí)驗(yàn)室概念。但與此同時，主流量產(chǎn)自動泊車仍普遍圍繞超聲波展開，UWB 更多被視為高精定位、最終對位或近場感知增強(qiáng)的候選技術(shù)，而非已經(jīng)完成替代的定論，例如理想L9率先上車也是先做近端感知，不是自動泊車)。
三、UWB 難以完全替代超聲波，關(guān)鍵難點(diǎn)不在有沒有MIMO，而在系統(tǒng)是不是已經(jīng)過關(guān)
3.1 UWB 的強(qiáng)項(xiàng)首先是協(xié)作式高精定位，而不是天然擅長被動障礙物雷達(dá)
UWB 最亮眼的成績，主要來自設(shè)備與設(shè)備之間的高精測距與定位。無論是 TWR、TDoA 還是 PDoA，核心前提通常都是鏈路另一端是已知設(shè)備，或者傳播路徑具有明確的幾何約束。在這種前提下，UWB 的厘米級能力非常有價值。
可自動泊車中的障礙物感知不是“與 tag 對測”，而是“對未知目標(biāo)的被動反射回波進(jìn)行判定”。問題一旦從協(xié)作式測距變成被動障礙物雷達(dá)，誤差來源就會劇烈增加：目標(biāo)材質(zhì)、目標(biāo)姿態(tài)、目標(biāo)幾何尺寸、地面反射、車身耦合、鄰車側(cè)板反射、停車場墻柱多徑，都會同時進(jìn)入系統(tǒng)。也正因如此，UWB 在定位演示里看起來很強(qiáng)，并不意味著它在泊車外部感知里已經(jīng)同樣成熟。
這些場景應(yīng)該是毫米波雷達(dá)更為擅長。
3.2 靜態(tài)目標(biāo)檢測的難點(diǎn)不是看不見，而是很難把它從靜態(tài)背景中干凈分離
自動泊車最麻煩的目標(biāo)，往往恰恰是靜態(tài)目標(biāo)，比如路沿、矮柱、墻角、輪擋、地鎖、欄桿、拖車鉤、懸空邊緣等。UWB 雷達(dá)文獻(xiàn)中一個非常高頻的關(guān)鍵詞，就是 clutter reduction（雜波抑制）與 background subtraction（背景減除）。相關(guān)研究反復(fù)表明，IR-UWB 在短距目標(biāo)檢測中通常需要先處理天線直耦、背景反射和靜態(tài)雜波，再談目標(biāo)判決，否則很容易在強(qiáng)背景中淹沒弱小靜態(tài)目標(biāo)。這對泊車意味著UWB 并非“不能看靜態(tài)”，而是它要先花大量系統(tǒng)代價，去對付那些恰好與靜態(tài)障礙同樣穩(wěn)定存在的背景回波。
3.3 最小探測距離與近端泄漏是 UWB 替代超聲波時最硬的一道坎
自動泊車真正最危險的距離，往往不是2 米之外，而是最后 10—30 厘米，因?yàn)橛脩糇钤谝獾氖亲詈笠幌聲粫渖先ァ?/p>
而 UWB 在這里面臨一個非常頑固的前端問題，即近端泄漏、天線直耦與 ringing（脈沖振鈴?fù)衔玻?026 年的 Applied Sciences 論文明確指出，高 Q 結(jié)構(gòu)在時域上會產(chǎn)生 ringing，使接收機(jī)在一段時間內(nèi)“失明”，從而讓近距離目標(biāo)幾乎無法檢測。換句話說，最靠近保險杠、最靠近輪胎邊、最靠近車角的那一段距離，恰恰可能落在 UWB 前端最難受的時間窗里。相比之下，博世公開的超聲波技術(shù)數(shù)據(jù)雖然并不炫目，卻非常實(shí)用，最遠(yuǎn)探測可到5.5 m，15 cm 內(nèi)可做精確測距，3cm到15 cm 仍可做目標(biāo)存在檢測，這正好落在泊車安全最有價值的距離區(qū)間。
3.4 地反、多徑與 NLOS
很多宣傳會說UWB“抗多徑強(qiáng)”，這句話不能算錯，但如果被理解成“對多徑不敏感”，就會誤導(dǎo)判斷。2025 年關(guān)于地下停車環(huán)境的研究，核心研究對象恰恰就是 UWB 在非視距（Non-Line-of-Sight, NLOS）與多徑條件下的定位問題。
2025 年 Scientific Data 的公開數(shù)據(jù)集也明確指出，地面反射與天線高度會顯著影響 UWB 測距誤差。也就是說，UWB 的優(yōu)勢是，由于帶寬大，它比窄帶系統(tǒng)更有潛力把多徑分開。但在地下車庫、坡道入口、墻柱之間、鄰車金屬側(cè)板密集存在的場景中，多徑和地反并不會自動消失，它們?nèi)匀粫D(zhuǎn)化為錯距、錯角、鬼影和判決不穩(wěn)定。停車場并不是實(shí)驗(yàn)室，系統(tǒng)不能要求“環(huán)境足夠干凈以后再工作”。
3.5 MIMO 的價值與邊界
MIMO(例如2T4R) 之所以被高度關(guān)注，是因?yàn)樗_實(shí)解決了 UWB 從“點(diǎn)測距”走向“空間感知”時最直接的維度不足問題。加特蘭官方公開資料明確強(qiáng)調(diào)，相比 1T2R，2T4R 可以獲得更多維度的信號信息，從而提升角分辨率、空間感知能力和抗干擾性能。這個方向當(dāng)然正確。
但需要警惕的是，2T4R 解決的是“空間維度不足”，而不是“自動泊車已經(jīng)過關(guān)”。靜態(tài)雜波、近場泄漏、地反多徑、保險杠后方的天線方向圖漂移、跨車型安裝偏差、溫漂、老化、診斷覆蓋率和功能安全，并不會因?yàn)橥ǖ罃?shù)翻倍就自然消失。通道數(shù)增加會讓系統(tǒng)“開始更有機(jī)會看見”，但從“看見”到“可靠地替代”，還要經(jīng)歷一整條更難的工程路徑。
3.6 量產(chǎn)驗(yàn)證與功能安全
量產(chǎn)車不是技術(shù)演示平臺。對于自動泊車這樣的低速安全功能，傳感器不只要“在多數(shù)時候有效”，還要在極端天氣、污染遮擋、老化、裝配公差、道路反射差異與車型結(jié)構(gòu)差異下，依然保持可解釋的失效模式與足夠高的診斷覆蓋率。
超聲波之所以今天仍然牢牢占據(jù)泊車近場邊界，并不是因?yàn)樗鼪]有缺點(diǎn)，而是因?yàn)樗谶@套量產(chǎn)約束下被反復(fù)磨合了幾十年。博世的 USS6 資料已經(jīng)把 ASIL B、盲區(qū)檢測、閾值自適應(yīng)等工程能力寫進(jìn)了產(chǎn)品頁。這類“成熟的笨”，恰恰是自動泊車最需要的品質(zhì)。
四、超聲波的短板
強(qiáng)調(diào)UWB 還無法全面替代超聲波，并不等于超聲波本身沒有問題。事實(shí)上，超聲波的短板一直都很明確。
第一，它量程短，天然是近場傳感器，而不是環(huán)境建圖傳感器。
第二，它信息維度稀疏，單個傳感器主要提供距離而非豐富的角度與語義信息，因此很難像攝像頭或高分辨陣列一樣“看懂場景”。
第三，它對目標(biāo)材質(zhì)和幾何形狀敏感，對細(xì)桿、薄片、曲面、吸聲材料、某些懸空目標(biāo)并不友好。
第四，它容易受雨雪、泥污、冰層、貼膜、外部附件與保險杠表面狀態(tài)影響。極端條件下，量產(chǎn)車用戶手冊會直接提示“傳感器被遮擋，功能降級或不可用”。
但關(guān)鍵在于，超聲波的這些問題，大多屬于“能力邊界型短板”。也就是說，它能做什么、不能做什么，產(chǎn)業(yè)已經(jīng)非常清楚；它在什么條件下容易失效，也已經(jīng)被整車廠和供應(yīng)鏈摸得很透。相比之下，UWB 的問題更多屬于“系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)型短板”，它理論潛力更大，但要把這種潛力變成穩(wěn)定、低誤報、跨車型一致、可通過功能安全驗(yàn)證的量產(chǎn)能力，難度更高。
五、UWB 與超聲波的對比：真正的差異，不是“誰高級”，而是“誰的問題更容易被量產(chǎn)體系兜住”
如果必須用一句話概括兩者的差異，那就是超聲波的缺點(diǎn)更多是“能力上限比較低”，UWB 的缺點(diǎn)更多是“要把潛力變成穩(wěn)定量產(chǎn)能力很難”。前者不夠華麗，但可靠；后者前景很大，但真正落到自動泊車近場邊界，仍然需要跨過一整套系統(tǒng)性門檻。
六、對國內(nèi)廠商路線的冷靜評價：不是否定能力，而是區(qū)分“芯片能做”和“系統(tǒng)能量產(chǎn)替代”
把這一結(jié)論放到國內(nèi)產(chǎn)業(yè)討論里，就可以避免兩種常見的極端：一種極端是“UWB 很先進(jìn)，所以替代超聲波只是時間問題”；另一種極端則是“UWB 還不成熟，所以這條路線沒有意義”。
兩者都過于簡單，更準(zhǔn)確的判斷應(yīng)該是，國內(nèi)外 UWB 芯片與方案公司已經(jīng)證明了這條路在數(shù)字鑰匙、高精定位、車內(nèi)感知、最終對位和近場感知增強(qiáng)上的價值，也在持續(xù)推進(jìn)更高集成度、更高通道數(shù)與更強(qiáng)雷達(dá)化能力。但截至目前，公開資料仍不足以支持“MIMO陣列一到位，就可以在主流量產(chǎn)自動泊車中全面替代超聲波”的結(jié)論。
也就是說，當(dāng)前包括加特蘭、馳芯、紐瑞芯、恩智浦、科沃在內(nèi)的路線，并不是“方向錯了”，而是“方向?qū)Γ€在路上”。2T4R、1T3R、雙天線 AoA/PDoA 平臺都很重要，它們會顯著抬高 UWB 在近場空間感知中的天花板；但替代超聲波這件事，真正的門檻并不止于器件架構(gòu)，而在于整車級感知系統(tǒng)的閉環(huán)能力。
七、未來更合理的路線：分工協(xié)同，而不是急于宣布替代完成
基于前述分析，現(xiàn)階段更合理的自動泊車路線，不是把UWB 與超聲波看成“你死我活”的關(guān)系，而是把它們放回各自更擅長的位置，讓超聲波繼續(xù)承擔(dān)最后幾十厘米的近場安全邊界，讓 UWB 提供車位級定位、最終對位、近場空間約束和感知增強(qiáng)，讓攝像頭與角雷達(dá)繼續(xù)提供場景理解與穩(wěn)健冗余。
這種分工并不保守，反而更符合系統(tǒng)工程的基本常識。因?yàn)榘踩吔绮皇怯米钜鄣膮?shù)堆出來的，而是用最穩(wěn)妥的組合守出來的。
從更長遠(yuǎn)的角度看，UWB 確實(shí)有機(jī)會繼續(xù)向“定位 + 感知平臺”發(fā)展，未來也可能在陣列規(guī)模、近場建模、環(huán)境感知算法、車身集成與標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)上進(jìn)一步突破。但在這些問題真正被系統(tǒng)化解決之前，任何關(guān)于“已經(jīng)可以全面替代超聲波”的判斷，都應(yīng)該保持克制。
八、結(jié)論
總結(jié)起來，本文關(guān)于UWB 與超聲波的討論，最重要的并不是站隊(duì)，而是識別“潛力”與“成熟”的邊界。UWB 的未來值得押注，因?yàn)樗屍嚥恢恢馈扒胺接袥]有障礙”，還可能知道“我在哪、我朝哪、我離車位和基礎(chǔ)設(shè)施到底多遠(yuǎn)”。
超聲波的現(xiàn)實(shí)價值則依然難以忽視，因?yàn)樗谧铌P(guān)鍵、最貼身、最容易出事的那幾十厘米里，仍然是邊界最清楚、驗(yàn)證最充分的一種方案。直到 UWB 在靜態(tài)目標(biāo)、近場盲區(qū)、多徑、安裝一致性、功能安全與量產(chǎn)驗(yàn)證這些問題上真正跨過門檻之前，自動泊車的主流答案仍然會是融合，而不是替代。
作者：雷達(dá)技術(shù)公社
