Wie aktuelle UWB-Standards vernetzte Fahrzeuge verändern

Mit der bevorstehenden IEEE-802.15.4ab-Spezifikation macht UWB einen entscheidenden technologischen Sprung. UWB-Systeme der nächsten Generation werden erstmals eine Entfernungsmessung im Kilometerbereich mit höherer Präzision ermöglichen und damit Anwendungen den Weg ebnen, die weit über klassische UWB-Entfernungsmessungsszenarien hinausgehen.

Erweiterte Reichweite und höhere Datenraten

In den vergangenen Jahren hat sich UWB als Schlüsseltechnologie für die präzise Lokalisierung und sichere Kommunikation im Fahrzeugumfeld etabliert. Die Technologie basiert auf extrem kurzen Impulsen und einem sehr breiten Frequenzspektrum. Dadurch wird sie besonders widerstandsfähig gegen Störungen und legt die Basis für eine Ortungsgenauigkeit im Zentimeterbereich. 

Während bisherige UWB-Anwendungen vor allem auf digitale Fahrzeugschlüssel und Zugangssysteme abzielten, erweitert sich der Fokus durch die Entwicklungsarbeit von Technologieunternehmen wie Calterah nun zunehmend auf kontextsensitive, vernetzte Wahrnehmung. 

Wie funktionieren MMS-Modus und Multistatic Sensing?

Mit der Einführung des Multi-Millisecond-(MMS)-Modus und bi- und multistatischen Sensing-Features werden die Möglichkeiten von UWB signifikant erweitert. Der MMS-Modus ermöglicht die Signalübertragung mehrerer MMS-UWB- Entfernungsmessungssegmente über mehrere Millisekunden hinweg, um eine zuverlässigere und widerstandsfähigere UWB-Entfernungsmessung zu erreichen, wobei die Reichweite des UWB-Signals exponentiell erhöht wird. Besonders hervorzuheben ist die Integration mit BLE- oder Narrowband-Technologien im MMS-Modus, die eine Datenübertragung über große Entfernungen im MMS-Modus ermöglicht, sodass das gesamte Link-Budget für UWB-Verbindungen erhöht wird. Für die bi- und multistatische Sensorik ermöglicht die Zusammenführung von Channel Impulse Responses (CIR) aus zwei oder mehreren UWB-Knoten eine noch präzisere und umfassendere Erkennung von Objekten und Personen im und um das Fahrzeug herum. Diese Multistatic-Sensing-Fähigkeiten verbessern die Detektion und Unterscheidung von Insassen und Gegenständen und erhöhen die Zuverlässigkeit sicherheitsrelevanter Funktionen wie Kindersitzerkennung und berührungslose Kofferraumöffnung.

Ultrabreitband-Technologie verstehen

Ultrabreitband (UWB) entwickelt sich zu einer etablierten Technologie und gewinnt jährlich an Bedeutung. Gründe dafür sind eine präzise Anwesenheitserkennung, geringer Stromverbrauch und vielfältige Anwendungsmöglichkeiten.

Digitale Fahrzeugschlüssel mit erhöhter Präzision

Die technologischen Fortschritte adressieren zentrale Herausforderungen der Fahrzeugvernetzung . Das Einsatzszenario mit dem digitalen Autoschlüssel profitiert durch die Verwendung des MMS-Modus von einer deutlich erhöhten Reichweite und Genauigkeit. Erhöht werden dadurch sowohl der Komfort als auch die Sicherheit. Die Gefahr von Signalverlusten oder Fehlinterpretationen aufgrund einer komplexen Funkumgebung mit Mehrwegsignalinterferenz wird minimiert, und die Authentifizierung in Bezug auf die UWB-Entfernungsmessung bleibt auch in komplexen Umgebungen zuverlässig. Für Anwendungen wie die Kindersitzerkennung oder die berührungslose Kofferraumöffnung beseitigt die bi- und multistatische UWB-Sensorik tote Winkel und reduziert Fehlalarme drastisch, indem sie zuverlässig zwischen lebenden Personen und Objekten unterscheidet.

IEEE-802.15.4ab

Die für 2026 erwartete Spezifikation IEEE-802.15.4ab markiert den nächsten Entwicklungsschritt in der Ultra-Wideband-Technologie. Sie bietet eine größere Reichweite mit neuen, flexiblen UWB-Datenraten von bis zu 124,8 Mbit/s. Darüber hinaus unterstützt der Standard Advanced Ranging mit MMS-UWB-Betrieb sowie Advanced Sensing mit Multistatic-Sensing-Technologie.

Calterah bringt Imaging-Radar in Europas Fahrzeuge

Mit Radarlösungen und einem Fokus auf europäische Anforderungen etabliert sich Calterah als technologieorientierter Partner für OEMs und Zulieferer. Peter Wiese, Managing Director bei Calterah, gibt Einblicke in Strategie, Technologien und Marktzugang.

Für Multistatic-Sensorik werden mehrere UWB-Knoten im Fahrzeug und dessen Umgebung so vernetzt, dass sie gemeinsam ein umfassendes Bild der Situation erzeugen können. Dies bildet die Grundlage für die zuverlässige Erkennung von Insassen und deren Position sowie für die frühzeitige Detektion von Einbruch oder ungewöhnlichen Bewegungen. Damit liefert der Ansatz einen wichtigen Beitrag zur Fahrzeugsicherheit und zum Insassenschutz. 

Interoperabilität mit bestehenden Funkstandards

Die Rolle von UWB wandelt sich grundlegend: von einer reinen Mess- und Kommunikationsschnittstelle hin zu einem Sensor- und Wahrnehmungsnetzwerk, das kontextabhängig agiert und die Basis für zahlreiche neue Funktionen im vernetzten Fahrzeug legt. Digitale Schlüssel werden so zu multifunktionalen Zugangslösungen, die den Zugang zum Fahrzeug steuern und zugleich individuelle Einstellungen, Sitzbelegung und Sicherheitsfunktionen intelligent verknüpfen können.

Das leistet die Ultra-Wideband-Technologie in Fahrzeugen

Mit dem Einzug der Ultra-Wideband-Vernetzungstechnik (UWB) in Autos bieten sich Fahrern neue Möglichkeiten. Dies reicht von besserem Diebstahlschutz bis hin zu Komfort- und Sicherheitsanwendungen.

Auch im Hinblick auf die Interoperabilität ist die neue Generation der UWB-Technologie mit der Spezifikation IEEE 802.15.4ab abwärtskompatibel mit den bestehenden Funktionen von IEEE 802.15.4z und ist flexibel genug, um mit weiteren drahtlosen Schnittstellen wie Wi-Fi oder Bluetooth zu koexistieren und sich an neue Anforderungen anzupassen.

Zukunftsperspektiven der UWB-Technologie im Fahrzeug

Die Perspektiven für die weitere Entwicklung der UWB-Technologie sind vielversprechend. Mit der Weiterentwicklung von Frequenz-Stitching für Entfernungsmessgenauigkeit im Subzentimeterbereich, dem Einsatz von Multi-Antennen-Systemen für noch mehr Robustheit und der Erweiterung des Frequenzspektrums für Gigabit-Datenraten wird UWB zu einer tragenden Säule der vernetzten Mobilität. Die Kombination aus Reichweite, Sensorik und Datenübertragung sowie Vielseitigkeit macht UWB zur geeigneten Plattform für die nächste Generation digitaler Fahrzeugfunktionen von der Innenraumüberwachung bis zur Zugangskontrolle.

Radar-Komplettlösungen auf einem Chip

Neben der Kamera ist Radar die Basis-Sensortechnologie schlechthin für ADAS und das automatisierte Fahren. Allerdings bietet Radar noch viele zusätzliche Möglichkeiten, und mit Antenna in Package (AiP) gibt es die Radar-Komplettlösung in einem Chipgehäuse.

Mit Blick auf die rasante Entwicklung im Bereich der Fahrzeugvernetzung wird deutlich, dass UWB sowohl bestehende Lösungen optimiert als auch völlig neue Anwendungsfelder erschließt. Die Technologie schafft die Voraussetzungen für eine umfassende Digitalisierung des Fahrzeugs, die weit über den klassischen Fahrzeugzugang hinausgeht. So können künftig auch Funktionen wie die automatische Anpassung von Klimatisierung und Sitzposition, die gezielte Steuerung von Infotainment-Systemen, die Integration von Fahrerassistenzsystemen auf Basis präziser Innenraumdaten sowie eine fortschrittliche digitale Funktion zum Auffinden des Autos mithilfe des Schlüssels realisiert werden. Damit wird UWB zum zentralen Baustein für das smarte, vernetzte Fahrzeug der Zukunft und eröffnet Herstellern und Zulieferern gleichermaßen neue Chancen, innovative Services und Geschäftsmodelle zu entwickeln.  (bs)

Autor: Wenzheng Li, Technical Marketing Engineer bei Calterah