毫米波傳感器：應用有望拓寬，TI看好汽車(chē)工業(yè)醫療

　　近日，TI在京舉辦新聞發(fā)布會(huì )，宣布推出毫米波單芯片CMOS產(chǎn)品組合，包括汽車(chē)和工業(yè)用二大系列共計5款芯片及其解決方案，頻率76~81GHz。

　　有趣的是，在新聞發(fā)布會(huì )上，TI的汽車(chē)和工業(yè)部門(mén)負責人向媒體介紹了集成度進(jìn)一步提高后的毫米波傳感器可能的應用，遠超常規的應用場(chǎng)景。

　　將覆蓋汽車(chē)的長(cháng)中近距離

　　通常認為毫米波雷達用于汽車(chē)倒車(chē)或做前向雷達，從TI的角度，還能做什么?

　　TI汽車(chē)雷達產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)總監 Sudipto Bose介紹說(shuō)，AWR系列是滿(mǎn)足車(chē)規的車(chē)用芯片，分為三個(gè)系列：AWR12、AWR14和AWR16。

　　AWR12可以用于中長(cháng)程雷達。特點(diǎn)是精度高，可以自尋航，如果波束成形，可以用于在高速公路上的自動(dòng)駕駛。

　　圖: Sudipto Bose展示第三方合作伙伴采用AWR芯片做的車(chē)用開(kāi)發(fā)板

　　AWR14可以實(shí)現接近感測。其增加了MCU(注：MCU采用ARM Cortex-R4F核)，可以實(shí)現開(kāi)門(mén)預警，例如開(kāi)門(mén)時(shí)，若門(mén)外有障礙物會(huì )報警。車(chē)頂也可以探測，汽車(chē)如果將碰到車(chē)頂時(shí)也會(huì )報警，即車(chē)周探測。另外，還可檢測駕駛員的呼吸和心跳(注：筆者還見(jiàn)到攝像頭監視方案、測手指的脈搏方法等)，以及乘員監測，諸如小孩是否在車(chē)里。即過(guò)去毫米波雷達沒(méi)有涉足的領(lǐng)域也可以應用到。

　　AWR16系列可作為超短和短程雷達。例如盲點(diǎn)、防后方碰撞/警告、車(chē)道變更輔助、交通路口警報等。

　　AWR1x的優(yōu)勢是，目前開(kāi)發(fā)人員在車(chē)輛中創(chuàng )建美國汽車(chē)工程師學(xué)會(huì )(SAE)國際2級及以上功能時(shí)會(huì )遇到阻礙，主要來(lái)自傳感器尺寸和為特定組件供電。通過(guò)內置的質(zhì)量標準、在小外形尺寸和低功率封裝中所達到的高精確度，TI的AWR1x 毫米波產(chǎn)品組合讓開(kāi)發(fā)人員能夠滿(mǎn)足這些要求，同時(shí)實(shí)現低成本。設計人員不但可以提高高級駕駛員輔助系統(ADAS)和自主駕駛的安全特性—包括可實(shí)現汽車(chē)安全完整性等級(ASIL-B)的ISO 26262，而且提供了自動(dòng)泊車(chē)輔助、行人探測，以及承載率和駕駛員監控等全新特性。

　　圖：?jiǎn)涡酒募啥忍岣?/p>

　　IWR適合工業(yè)和醫療等應用

　　TI工業(yè)雷達產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)總監Robert Ferguson展示了工業(yè)級IWR系列新產(chǎn)品的多種可能應用。

　　*可以感知容積多少，液位多少，是否達到可控狀態(tài)。

　　圖：演示環(huán)節，用雷達測試臺子下的白色物體是否平坦，可用于液位探測。探測哪種物體，需要軟件調整，例如探測液體、固體等。

　　*也可以進(jìn)行交通監測，通常用攝像頭監測，雷達適合更惡劣的環(huán)境，諸如霧霾、下雨、暗光等。而且可以測速，可以偵測到運動(dòng)物體方位角，指引攝像頭追蹤目標。做智能交通管理方面，可進(jìn)行紅綠燈的管理。

　　*延伸應用，諸如檢測車(chē)里多少人，工業(yè)機器人感知周?chē)欠裼腥?，還有無(wú)人機自動(dòng)避障、降落等。

　　雷達技術(shù)有三個(gè)感知層面：距離，相對速度，方位。在工業(yè)上，之前也有一些探測，例如智能門(mén)只能檢測位置。如果人跑步進(jìn)入這個(gè)門(mén)的時(shí)候，難以識別;如果用雷達技術(shù)，三個(gè)層面都能覆蓋到。

　　在演示環(huán)節，還展示了用雷達探測人的呼吸和心跳方案，如下圖。

　　總之，為了應對工廠(chǎng)、樓宇自動(dòng)化系統和智能基礎設施中對于更高效率的需求，開(kāi)發(fā)人員現在能夠充分利用TI IWR系列的智能化且穩健耐用的毫米波傳感器產(chǎn)品組合。此外，在一些需求不斷增長(cháng)的應用領(lǐng)域，如醫療設備、箱內液位感測、機器人視覺(jué)和無(wú)人機等，這項感測技術(shù)可用于改造現有的一些功能。TI的IWR1x 毫米波非接觸式傳感器的特點(diǎn)是不受環(huán)境中的光照、降雨、灰塵、下霧或霜凍的影響，這使它們在室內或室外都能穩健運行。通過(guò)確定設備周?chē)矬w的所處范圍、速率和角度，這些傳感器能立即適應動(dòng)態(tài)變化的場(chǎng)景。

　　熱門(mén)問(wèn)答

　　問(wèn)：與市面上的傳感器方案相比，此次發(fā)布有何優(yōu)勢?

　　答：TI推出的是單芯片方案10.4mmx10.4mm，這是因為建立在CMOS技術(shù)之上，在基爾比實(shí)驗室研制，做在一個(gè)die(裸片)上。

　　AWR1x和IWR1x傳感器產(chǎn)品組合提供比目前市場(chǎng)上毫米波解決方案高3倍的感測精度?？梢蕴綔y頭發(fā)絲的精度(注：測試條件是：每秒1次測量，沒(méi)有關(guān)注速度，每秒50微米的精度。)，可以用于馬達平臺的振動(dòng)等工業(yè)測量。

　　功耗只有市面上常用產(chǎn)品的1/4，僅150mW。

　　圖: AWR系列適合汽車(chē)應用，IWR系列適合工業(yè)應用

　　問(wèn)：過(guò)去RF用SiGe技術(shù)，CMOS相比有何特點(diǎn)?

　　答：首先是精確，其次低功耗和可以做得更小。

　　問(wèn)：在汽車(chē)應用中，還有24GHz毫米波雷達，為何此次推出77GHz?

　　答：全球都在從24GHz向77GHz遷移，因為準確率取決于雷達發(fā)射脈沖的有效的頻段，24GHz有0.5兆來(lái)取樣，77GHz會(huì )多達5、6個(gè)G，在這個(gè)頻段會(huì )給大家帶來(lái)太多精度的提升，所以它會(huì )引發(fā)很多新的領(lǐng)域。

　　另外，77GHz的天線(xiàn)較短。1/4波段的天線(xiàn)設計比24GHz小1/3，整個(gè)產(chǎn)品做出來(lái)會(huì )比24GHz小非常多。。

　　再有，因為24GHz只有幾百兆Hz帶寬。而77GHz左右通常能做到2GHz，而TI做到了5GHz。在中國，76~77GHz是開(kāi)放的頻段。

　　問(wèn)：無(wú)人機等RF應用中，其他公司也有方案，而且市占率已很高。TI作為后來(lái)者，優(yōu)勢是什么?

　　答：在RF(射頻)應用中，大部分采用24GHz，只能配一兩根天線(xiàn)，最大50米距離。而TI的77GHz方案最多實(shí)現2發(fā)4收，可以做到100米距離。

　　問(wèn)：汽車(chē)用AWR系列的特點(diǎn)是什么?

　　答：值得一提的是，在動(dòng)態(tài)配置方面，汽車(chē)用的AWR系列從短距離到中距離，頻率可以動(dòng)態(tài)自動(dòng)調整。不僅頻率，還有取樣率、天線(xiàn)等都可調整。

　　動(dòng)態(tài)頻率調節是重要考慮環(huán)節，眾多車(chē)都在用雷達，要避開(kāi)這個(gè)頻率。TI有ECU(電控單元)，可以讓雷達切換到不同的狀態(tài)。

　　實(shí)際上，7年前TI已有毫米波雷達，是160GHz，因此TI有自己的RF技術(shù)。今年把此技術(shù)開(kāi)放給所有客戶(hù)。

　　可見(jiàn)，TI從單芯片到RF、處理器都解決了。過(guò)去TI沒(méi)有推出RF產(chǎn)品，現在有了。歷史上，過(guò)去很多人看到雷達中有TI C2000產(chǎn)品，可見(jiàn)TI DSP很早用于雷達方案，從幾個(gè)厘米到300毫米，例如前向雷達，已有新的技術(shù)，例如波束成形技術(shù)。因此，TI使客戶(hù)能夠“最合適的產(chǎn)品找最適合的解決方案”。

　　另外，TI比較穩重，不像一些競爭對手，在測試芯片階段就對外發(fā)布了。TI發(fā)布產(chǎn)品時(shí)，還有軟件、SDK、無(wú)線(xiàn)電等一攬子方案，讓客戶(hù)在短期內就續。

　　小結

　　此次發(fā)布會(huì )，TI的發(fā)言人希望大家記住三個(gè)關(guān)鍵詞：CMOS，單芯片，77GHz。

　　電子產(chǎn)品世界的編輯認為，最大的亮點(diǎn)是應用，TI開(kāi)拓了毫米波雷達的新應用場(chǎng)景，例如攝像頭上配雷達，使監測目標具有指向性;能夠探測跑動(dòng)的人要進(jìn)入自動(dòng)門(mén);監視人的呼吸和心跳;探測液位;汽車(chē)的車(chē)周探測，以防止車(chē)門(mén)外或車(chē)頂的障礙物。