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，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)布會上，TI的汽車和工業(yè)部門負責(zé)人向媒體介紹了集成度進一步提高后的毫米波傳感器可能的應(yīng)用，遠超常規(guī)的應(yīng)用場景。

　　將覆蓋汽車的長中近距離

　　通常認為毫米波雷達用于汽車倒車或做前向雷達，從TI的角度，還能做什么?

　　TI汽車雷達產(chǎn)品營銷總監(jiān) Sudipto Bose介紹說，AWR系列是滿足車規(guī)的車用芯片，分為三個系列：AWR12、AWR14和AWR16。

　　AWR12可以用于中長程雷達。特點是精度高，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可以實現(xiàn)接近感測。其增加了MCU(注：MCU采用ARM Cortex-R4F核)，可以實現(xiàn)開門預(yù)警，例如開門時，若門外有障礙物會報警。車頂也可以探測，汽車如果將碰到車頂時也會報警，即車周探測。另外，還可檢測駕駛員的呼吸和心跳(注：筆者還見到攝像頭監(jiān)視方案、測手指的脈搏方法等)，以及乘員監(jiān)測，諸如小孩是否在車里。即過去毫米波雷達沒有涉足的領(lǐng)域也可以應(yīng)用到。

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

　　AWR1x的優(yōu)勢是，目前開發(fā)人員在車輛中創(chuàng)建美國汽車工程師學(xué)會(SAE)國際2級及以上功能時會遇到阻礙，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)品組合讓開發(fā)人員能夠滿足這些要求，同時實現(xiàn)低成本。設(shè)計人員不但可以提高高級駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)和自主駕駛的安全特性—包括可實現(xiàn)汽車安全完整性等級(ASIL-B)的ISO 26262，而且提供了自動泊車輔助、行人探測，以及承載率和駕駛員監(jiān)控等全新特性。

　　圖：單芯片的集成度提高

　　IWR適合工業(yè)和醫(yī)療等應(yīng)用

　　TI工業(yè)雷達產(chǎn)品營銷總監(jiān)Robert Ferguson展示了工業(yè)級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，是否達到可控狀態(tài)。

　　圖：演示環(huán)節(jié)，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(diào)整，例如探測液體、固體等。

　　*也可以進行交通監(jiān)測，通常用攝像頭監(jiān)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，可進行紅綠燈的管理。

　　*延伸應(yīng)用，諸如檢測車里多少人，工業(yè)機器人感知周圍是否有人，還有無人機自動避障、降落等。

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

　　在演示環(huán)節(jié)，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(yīng)對工廠、樓宇自動化系統(tǒng)和智能基礎(chǔ)設(shè)施中對于更高效率的需求，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的應(yīng)用領(lǐng)域，如醫(yī)療設(shè)備、箱內(nèi)液位感測、機器人視覺和無人機等，這項感測技術(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(nèi)或室外都能穩(wěn)健運行。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)動態(tài)變化的場景。

　　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?

　　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，在基爾比實驗室研制，做在一個die(裸片)上。

　　AWR1x和IWR1x傳感器產(chǎn)品組合提供比目前市場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?

　　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，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0.5兆來取樣，77GHz會多達5、6個G，在這個頻段會給大家?guī)硖嗑鹊奶嵘运鼤l(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)計比24GHz小1/3，整個產(chǎn)品做出來會比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是開放的頻段。

　　問：無人機等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系列的特點是什么?

　　答：值得一提的是，在動態(tài)配置方面，汽車用的AWR系列從短距離到中距離，頻率可以動態(tài)自動調(diào)整。不僅頻率，還有取樣率、天線等都可調(diào)整。

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

　　實際上，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中有TI C2000產(chǎn)品，可見TI DSP很早用于雷達方案，從幾個厘米到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，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，TI的發(fā)言人希望大家記住三個關(guān)鍵詞：CMOS，單芯片，77GHz。

　　電子產(chǎn)品世界的編輯認為，最大的亮點是應(yīng)用，TI開拓了毫米波雷達的新應(yīng)用場景，例如攝像頭上配雷達，使監(jiān)測目標具有指向性;能夠探測跑動的人要進入自動門;監(jiān)視人的呼吸和心跳;探測液位;汽車的車周探測，以防止車門外或車頂?shù)恼系K物。