毫米波傳感器：應(yīng)用有望拓寬，TI看好汽車工業(yè)醫(yī)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，包括汽車和工業(yè)用二大系列共計(jì)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的汽車和工業(yè)部門負(fù)責(zé)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(yīng)用，遠(yuǎn)超常規(guī)的應(yīng)用場(chǎng)景。

　　將覆蓋汽車的長(zhǎng)中近距離

　　通常認(rèn)為毫米波雷達(dá)用于汽車倒車或做前向雷達(dá)，從TI的角度，還能做什么?

　　TI汽車?yán)走_(dá)產(chǎn)品營(yíng)銷總監(jiān) Sudipto Bose介紹說，AWR系列是滿足車規(guī)的車用芯片，分為三個(gè)系列：AWR12、AWR14和AWR16。

　　AWR12可以用于中長(zhǎng)程雷達(dá)。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芯片做的車用開發(fā)板

　　AWR14可以實(shí)現(xiàn)接近感測(cè)。其增加了MCU(注：MCU采用ARM Cortex-R4F核)，可以實(shí)現(xiàn)開門預(yù)警，例如開門時(shí)，若門外有障礙物會(huì)報(bào)警。車頂也可以探測(cè)，汽車如果將碰到車頂時(shí)也會(huì)報(bào)警，即車周探測(cè)。另外，還可檢測(cè)駕駛員的呼吸和心跳(注：筆者還見到攝像頭監(jiān)視方案、測(cè)手指的脈搏方法等)，以及乘員監(jiān)測(cè)，諸如小孩是否在車?yán)?。即過去毫米波雷達(dá)沒有涉足的領(lǐng)域也可以應(yīng)用到。

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

　　AWR1x的優(yōu)勢(shì)是，目前開發(fā)人員在車輛中創(chuàng)建美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)(SAE)國(guó)際2級(jí)及以上功能時(shí)會(huì)遇到阻礙，主要來自傳感器尺寸和為特定組件供電。通過內(nèi)置的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、在小外形尺寸和低功率封裝中所達(dá)到的高精確度，TI的AWR1x 毫米波產(chǎn)品組合讓開發(fā)人員能夠滿足這些要求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)低成本。設(shè)計(jì)人員不但可以提高高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)和自主駕駛的安全特性—包括可實(shí)現(xiàn)汽車安全完整性等級(jí)(ASIL-B)的ISO 26262，而且提供了自動(dòng)泊車輔助、行人探測(cè)，以及承載率和駕駛員監(jiān)控等全新特性。

　　圖：?jiǎn)涡酒募啥忍岣?/p>

　　IWR適合工業(yè)和醫(yī)療等應(yīng)用

　　TI工業(yè)雷達(dá)產(chǎn)品營(yíng)銷總監(jiān)Robert Ferguson展示了工業(yè)級(jí)IWR系列新產(chǎn)品的多種可能應(yīng)用。

　　*可以感知容積多少，液位多少，是否達(dá)到可控狀態(tài)。

　　圖：演示環(huán)節(jié)，用雷達(dá)測(cè)試臺(tái)子下的白色物體是否平坦，可用于液位探測(cè)。探測(cè)哪種物體，需要軟件調(diào)整，例如探測(cè)液體、固體等。

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

　　*延伸應(yīng)用，諸如檢測(cè)車?yán)锒嗌偃耍I(yè)機(jī)器人感知周圍是否有人，還有無人機(jī)自動(dòng)避障、降落等。

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

　　在演示環(huán)節(jié)，還展示了用雷達(dá)探測(cè)人的呼吸和心跳方案，如下圖。

　　總之，為了應(yīng)對(duì)工廠、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)和智能基礎(chǔ)設(shè)施中對(duì)于更高效率的需求，開發(fā)人員現(xiàn)在能夠充分利用TI IWR系列的智能化且穩(wěn)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(zhǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域，如醫(yī)療設(shè)備、箱內(nèi)液位感測(cè)、機(jī)器人視覺和無人機(jī)等，這項(xiàng)感測(cè)技術(shù)可用于改造現(xiàn)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?cè)谑覂?nèi)或室外都能穩(wěn)健運(yùn)行。通過確定設(shè)備周圍物體的所處范圍、速率和角度，這些傳感器能立即適應(yīng)動(dòng)態(tài)變化的場(chǎng)景。

　　熱門問答

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

　　答：TI推出的是單芯片方案10.4mmx10.4mm，這是因?yàn)榻⒃贑MOS技術(shù)之上，在基爾比實(shí)驗(yàn)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(cè)精度?？梢蕴綔y(cè)頭發(fā)絲的精度(注：測(cè)試條件是：每秒1次測(cè)量，沒有關(guān)注速度，每秒50微米的精度。)，可以用于馬達(dá)平臺(tái)的振動(dòng)等工業(yè)測(cè)量。

　　功耗只有市面上常用產(chǎn)品的1/4，僅150mW。

　　圖: AWR系列適合汽車應(yīng)用，IWR系列適合工業(yè)應(yīng)用

　　問：過去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：在汽車應(yīng)用中，還有24GHz毫米波雷達(dá)，為何此次推出77GHz?

　　答：全球都在從24GHz向77GHz遷移，因?yàn)闇?zhǔn)確率取決于雷達(dá)發(fā)射脈沖的有效的頻段，24GHz有0.5兆來取樣，77GHz會(huì)多達(dá)5、6個(gè)G，在這個(gè)頻段會(huì)給大家?guī)硖嗑鹊奶嵘?，所以它?huì)引發(fā)很多新的領(lǐng)域。

　　另外，77GHz的天線較短。1/4波段的天線設(shè)計(jì)比24GHz小1/3，整個(gè)產(chǎn)品做出來會(huì)比24GHz小非常多。。

　　再有，因?yàn)?4GHz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(guó)，76~77GHz是開放的頻段。

　　問：無人機(jī)等RF應(yīng)用中，其他公司也有方案，而且市占率已很高。TI作為后來者，優(yōu)勢(shì)是什么?

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

　　問：汽車用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(diào)整。不僅頻率，還有取樣率、天線等都可調(diào)整。

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

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

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

　　另外，TI比較穩(wěn)重，不像一些競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，在測(cè)試芯片階段就對(duì)外發(fā)布了。TI發(fā)布產(chǎn)品時(shí)，還有軟件、SDK、無線電等一攬子方案，讓客戶在短期內(nèi)就續(xù)。

　　小結(jié)

　　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(rèn)為，最大的亮點(diǎn)是應(yīng)用，TI開拓了毫米波雷達(dá)的新應(yīng)用場(chǎng)景，例如攝像頭上配雷達(dá)，使監(jiān)測(cè)目標(biāo)具有指向性;能夠探測(cè)跑動(dòng)的人要進(jìn)入自動(dòng)門;監(jiān)視人的呼吸和心跳;探測(cè)液位;汽車的車周探測(cè)，以防止車門外或車頂?shù)恼系K物。