ADAS無人駕駛的興起，催生了傳感器的需求，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，2018年全球毫米波雷達(dá)需求突破20億美元，同時(shí)毫米波雷達(dá)在工業(yè)和安防領(lǐng)域也正在迎來自己的春天，增量市場正在呈現(xiàn)多元化的態(tài)勢。

在4月舉辦的TI德州儀器工業(yè)月活動(dòng)上，德州儀器中國嵌入式產(chǎn)品系統(tǒng)與應(yīng)用總監(jiān)蔣宏向本站記者展示其毫米波雷達(dá)方面的相關(guān)應(yīng)用，相比3DTOF和視覺成像等光學(xué)技術(shù)，毫米波雷達(dá)覆蓋范圍更遠(yuǎn)，擁有更強(qiáng)的穿透力，在中遠(yuǎn)距離以及移動(dòng)物體內(nèi)識(shí)別方面具有一定優(yōu)勢，且同一應(yīng)用中安裝數(shù)量相對(duì)較少，改進(jìn)后的毫米波能夠適合大范圍內(nèi)的多點(diǎn)識(shí)別類的應(yīng)用，目前TI德州儀器公司已將毫米波傳感器導(dǎo)入至工業(yè)，汽車與安防市場。

TI毫米波的優(yōu)勢

仔細(xì)觀察就會(huì)發(fā)現(xiàn)，自動(dòng)駕駛市場對(duì)于毫米波的發(fā)展起到了推波助瀾的作用，毫米波最大的特點(diǎn)是對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體敏感，輕微的運(yùn)動(dòng)，亦可快速被探測到。相比圖像處理，毫米波更加節(jié)約計(jì)算資源，據(jù)蔣總監(jiān)介紹，TI芯片有硬件加速，配合片內(nèi)的DSP直接將噪音背景都過濾掉。關(guān)鍵提取信息一般會(huì)提前預(yù)設(shè)。

通過多維度的衡量，比如走路的頻率或手臂擺動(dòng)幅度，TI毫米波芯片可以利用算法提取特征信息，然后分類標(biāo)定，過濾掉一系列噪聲，直接抓取出最終的識(shí)別目標(biāo)。

先斷定是否是人，然后分辨A或者B。傳感器可識(shí)別人員數(shù)量，人員位置以及更多信息。此外，人和動(dòng)物都可以進(jìn)行區(qū)分。

目前ADAS技術(shù)非常依賴于毫米波，并在結(jié)構(gòu)上實(shí)施了長短距測量，TIAWR1X和IWR1X傳感器產(chǎn)品組合比目前市場上24G毫米波解決方案高出許多倍的感測精度，TI全新毫米波軟件開發(fā)套件SDK擁有豐富的算法和軟件庫，可以讓工程師在30分鐘內(nèi)開始應(yīng)用開發(fā)工作。TI，的60GHz、77GHz兩個(gè)頻段的毫米波雷達(dá)分別對(duì)應(yīng)工業(yè)與汽車市場。TI的毫米波芯片可以將雷達(dá)的輻射做到了低于我們目前常用的Wi-Fi路由器的水平，同時(shí)相比于2.4GHz、5GHz的頻段，目前TI的高頻段(60Ghz、77Ghz)產(chǎn)品60%以上的輻射會(huì)直接被人體表面皮膚反射掉而不會(huì)進(jìn)入人體。

此外TI毫米波產(chǎn)品頻率可穿透石膏板或塑料板，方便放置于在空調(diào)內(nèi)，或者車輛保險(xiǎn)杠的內(nèi)部。不影響終端產(chǎn)品造型美觀，避免鉆孔。目前的目標(biāo)市場面主要是ACC(自巡航)、ACW(前向防撞)，同時(shí)TI也開發(fā)了一些新的應(yīng)用，如車內(nèi)手勢控制和體征檢測，睡眠呼吸頻率監(jiān)測，當(dāng)駕駛員反常狀態(tài)的時(shí)候，汽車可以達(dá)成預(yù)防性停駛。

TI毫米波Demo展示

現(xiàn)場的Demo展示中，TI面向工業(yè)自動(dòng)化，安防及汽車等行業(yè)應(yīng)用中，以低功耗，長距離，傳感融合方案為切入點(diǎn)。視覺系統(tǒng)與毫米波雷達(dá)實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，毫米波抗干擾力強(qiáng)，有極強(qiáng)的穿透力，對(duì)動(dòng)態(tài)物體識(shí)別速度快，但目標(biāo)的空間角度分辨率相比攝像頭較低;視覺系統(tǒng)空間角分辨率高，但容易受光照條件等的外界因素影響。結(jié)合二者優(yōu)勢的方案則更有利于目標(biāo)識(shí)別。

機(jī)械手臂方案

機(jī)器視覺僅通過光源并不能夠滿足焊接電火花環(huán)境內(nèi)的精準(zhǔn)識(shí)別，但采用了IWR1642毫米波雷達(dá)則完全不受光的影響，演示中的機(jī)械臂，曾出現(xiàn)在慕尼黑電子展上，可以探測周圍保護(hù)人身安全，這些機(jī)器極其需要感知周圍環(huán)境。AGV(倉儲(chǔ)機(jī)械人)需要通過靈敏的感知找出路徑，避免碰到人。

體征監(jiān)測

TI展示了體征檢測的應(yīng)用。通過毫米波偵測呼吸和心跳，以此開發(fā)非接觸式的儀器，毫米波對(duì)于動(dòng)態(tài)的識(shí)別非常敏銳，完全可以由此檢測非常細(xì)微的運(yùn)動(dòng)，比如由呼吸和心跳在人胸口表面皮膚產(chǎn)生的即便是很細(xì)微的起伏，都可以測出來。TI毫米波芯片針對(duì)此類應(yīng)用，對(duì)細(xì)微運(yùn)動(dòng)的探測精度可以達(dá)到微米級(jí)，擁有目前業(yè)界非常精準(zhǔn)的探測精度。目前TI主要提供應(yīng)用的框架，和原始數(shù)據(jù)接口。

戶外50M范圍人員檢測方案

在夜晚的環(huán)境TI毫米波可以檢測到50M以外的運(yùn)動(dòng)物體，由于光線的限制，視覺系統(tǒng)此時(shí)可能已經(jīng)失去作用?？梢赡繕?biāo)一旦接近布防區(qū)域，很快就會(huì)被探測。具體應(yīng)用可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)從50m到150m不等。

在安防領(lǐng)域，傳感融合更有利于破案，融合攝像頭和毫米波可搜集到所有的細(xì)節(jié)。TI毫米波還具有預(yù)警功能，如果發(fā)生危險(xiǎn)了，不論白天黑夜，都可實(shí)現(xiàn)功能。而結(jié)合攝像頭，可為刑偵提供回放。TI產(chǎn)品可根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)配，目前支持三發(fā)四收，探測距離可以自由設(shè)置，根據(jù)應(yīng)用可以選擇，如果是家中的庭院，40-50米就可滿足，如果在公園或廠礦里做安防，可以設(shè)置至150米以外，根據(jù)應(yīng)用對(duì)距離的要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。

為方便后期神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法，TI新品將信息進(jìn)行修剪，然后把有用的維度先提取出來，再做一些特征的選項(xiàng)。

毫米波點(diǎn)云

高密度點(diǎn)云輸出一般被認(rèn)為是激光雷達(dá)的強(qiáng)項(xiàng)，但其實(shí)TI毫米波雷達(dá)可以實(shí)現(xiàn)這一應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云可以車?yán)飪蓚?cè)各放置一個(gè)雷達(dá)，車輛運(yùn)動(dòng)的過程中掃描，一秒鐘產(chǎn)生5萬個(gè)點(diǎn)，10秒鐘50萬個(gè)點(diǎn)。

蔣總介紹，對(duì)目標(biāo)車輛的最遠(yuǎn)檢測范圍一般在300m到260m之間，雨天會(huì)有小幅度浮動(dòng)。相比其它方案毫米波更加可靠，毫米波雷達(dá)的成像性能也正在變得越來越強(qiáng)悍。

單芯片汽車角雷達(dá)方案，角雷達(dá)方案

TI展示的角雷達(dá)方案，基本探測角度為水平120度，垂直方向30度毫米波演示探測角度是根據(jù)天線的形狀決定(天線的特性)。點(diǎn)云輸出是中間數(shù)據(jù)，使用什么角度的天線取決于具體應(yīng)用。

這常見于無人機(jī)上，或一般的車角雷達(dá)或邊道輔助。目前毫米波的成本已經(jīng)降低很多，從高端車到中低端車，都可能見到。

AoP基于集成天線在封裝上的TI毫米波傳感器芯片

AoP(AntennaonPackage)，TI的芯片將天線封裝在內(nèi)部，可以把天線做得更小。對(duì)于三發(fā)四收的天線，TI把整個(gè)芯片的面積壓縮到只有指甲般大小。家電領(lǐng)域比較會(huì)喜歡TI新推出的AOP天線。TI會(huì)把整個(gè)設(shè)計(jì)的技術(shù)門檻降低。使用AOP芯片，系統(tǒng)BOM成本將變得很低。

傳感融合

傳感融合，是攝像頭與雷達(dá)二者優(yōu)勢的融合，人員檢測，攝像頭將人找到，框起來，雷達(dá)則給出距離、速度等信息。物體檢測時(shí)，視覺的維度的信息和雷達(dá)維度的信息相融合，會(huì)讓目標(biāo)偵測更加準(zhǔn)確。舉一個(gè)最簡單的比方，在車?yán)?，如果用攝像頭對(duì)1：1的車輛照片識(shí)別，如果照片質(zhì)量足夠好，系統(tǒng)可能會(huì)認(rèn)為目標(biāo)是一輛真車。而毫米波檢測的時(shí)候先判斷是不是金屬材料。這樣準(zhǔn)確度就提升了。通過提前預(yù)設(shè)，達(dá)到定制化的需求，如果目標(biāo)只是人，那么可以通過預(yù)設(shè)過濾掉其他物體。

融合的需要取決于應(yīng)用。點(diǎn)云的輸出，在芯片里通常有幾百個(gè)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)人的輪廓，而那些反射點(diǎn)上面的位置、速度XYZ以及加速度信息都已經(jīng)在單芯片內(nèi)處理計(jì)算出來了。取決于這些應(yīng)用的需求，如果這些信息夠了，TI毫米波單芯片的點(diǎn)云信息輸出就足夠用了。

融合方案VR游戲里也比較適用，當(dāng)動(dòng)作過快或慢，攝像頭都很難做出很準(zhǔn)確的判斷。而毫米波因?yàn)楦兄S度多，可以豐富不同的功能。

級(jí)聯(lián)方案

TI的級(jí)聯(lián)方案把目標(biāo)探測的角分辨率提升了，目前可以做到1度。如果終端產(chǎn)品很小，評(píng)估板有四片同時(shí)級(jí)聯(lián)在一起工作，相當(dāng)于虛擬192根天線，會(huì)把整個(gè)空間分辨率、角度分辨率提升。級(jí)聯(lián)是四片，是并聯(lián)在一起工作的。當(dāng)點(diǎn)，角分辨率較高的時(shí)候，實(shí)現(xiàn)成像。當(dāng)點(diǎn)很多的時(shí)候，譬如1000個(gè)以上，就可以看出被測物體的輪廓。

手勢檢測

手勢檢測方案演示，可裝在開關(guān)后面，或空調(diào)里進(jìn)行手勢控制。手勢演示用到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，。主要目的是幫助將信息提取出來，將一些有用的維度先提取出來，再做一些特征的選項(xiàng)。

體征探測

體征探測方案的演示做的是呼吸和心跳的體征，屏幕顯示心跳88次，呼吸22次。

通過偵測人體位移，即便心跳很微弱TI毫米波也能測試。由于信息頻率不一樣，從頻譜里分析，比如人類的心跳，一般人是50-120次/分鐘，呼吸一般是20次，所有這些信息都可感知出來，做頻譜的分析，判別那些屬于呼吸的，哪些屬于心跳的。

目前這些方案車?yán)顳MS和智能家居將是主要市場，呼吸和心跳代人的狀態(tài)。TI毫米波芯片用一顆DSP就可以完成包括手勢、人體的檢測，目前方案基于600M的DSP。做到了貨真價(jià)實(shí)的單芯片方案。并且在25幀/秒、，功耗維持在1W、2W的水準(zhǔn)，如識(shí)別距離在5米以內(nèi)，發(fā)射功率繼續(xù)降低，功耗可以進(jìn)入更低的水平。

車廂內(nèi)人員與方位檢測

圖片里顯示的是雷達(dá)“熱圖信息”的輸出，實(shí)現(xiàn)車廂內(nèi)的人員檢測，兩個(gè)座位，如果有人毫米波是可以檢測。而且這里能拿到雷達(dá)的原始數(shù)據(jù)(熱圖信息)，人到哪里，亮點(diǎn)就會(huì)跟隨到哪里。這個(gè)應(yīng)用可以防止小孩或?qū)櫸锫湓谲噧?nèi)，從而避免一些危險(xiǎn)情況的發(fā)生。

目前對(duì)比市場上其他方案毫米波在成本及最終應(yīng)用的效果優(yōu)勢很多，毫米波的探測維度，從距離、速度、加速度等指標(biāo)來區(qū)別探測目標(biāo)。對(duì)于樓宇內(nèi)部，TI毫米波可應(yīng)用于電梯、樓道里，比如電梯轎箱里，檢測轎廂里面的進(jìn)出人數(shù)，轎箱的空間大小，還可以辨別人數(shù)。安裝TI毫米波的轎廂，可以精確知道電梯余留下多大的空間，可供載乘的人數(shù)，并設(shè)定在哪一樓層?？俊I毫米波還可幫助控制速度，替代每一層目前設(shè)置的接近傳感器。當(dāng)兩個(gè)轎箱上下運(yùn)行時(shí)，裝毫米波兩個(gè)傳感器就可掌握整個(gè)空間內(nèi)的運(yùn)行速度和位置，從而實(shí)現(xiàn)整套系統(tǒng)的簡化。

由于TIRFCMOS技術(shù)，使毫米波傳感器實(shí)現(xiàn)了更小的尺寸，成就了更高的集成度，將相關(guān)單元ADC，MCU，DSP等實(shí)現(xiàn)了高度集成，為開發(fā)者預(yù)留出更多的設(shè)計(jì)空間。