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，2018年全球毫米波雷達需求突破20億美元，同時毫米波雷達在工業(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方面的相關(guān)應(yīng)用，相比3D TOF和視覺成像等光學技術(shù)，毫米波雷達覆蓋范圍更遠，擁有更強的穿透力，在中遠距離以及移動物體內(nèi)識別方面具有一定優(yōu)勢，且同一應(yīng)用中安裝數(shù)量相對較少，改進后的毫米波能夠適合大范圍內(nèi)的多點識別類的應(yīng)用，目前TI德州儀器公司已將毫米波傳感器導入至工業(yè)，汽車與安防市場。
TI毫米波的優(yōu)勢
仔細觀察就會發(fā)現(xiàn)，自動駕駛市場對于毫米波的發(fā)展起到了推波助瀾的作用，毫米波最大的特點是對運動的物體敏感，輕微的運動，亦可快速被探測到。相比圖像處理，毫米波更加節(jié)約計算資源，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)鍵提取信息一般會提前預設(shè)。
通過多維度的衡量，比如走路的頻率或手臂擺動幅度，TI毫米波芯片可以利用算法提取特征信息，然后分類標定，過濾掉一系列噪聲，直接抓取出最終的識別目標。
先斷定是否是人，然后分辨A或者B。傳感器可識別人員數(shù)量，人員位置以及更多信息。此外，人和動物都可以進行區(qū)分。
目前ADAS技術(shù)非常依賴于毫米波，并在結(jié)構(gòu)上實施了長短距測量，TI AWR1X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兩個頻段的毫米波雷達分別對應(yīng)工業(yè)與汽車市場。TI的毫米波芯片可以將雷達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%以上的輻射會直接被人體表面皮膚反射掉而不會進入人體。
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。目前的目標市場面主要是ACC(自巡航)、ACW(前向防撞)，同時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，當駕駛員反常狀態(tài)的時候，汽車可以達成預防性停駛。
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。視覺系統(tǒng)與毫米波雷達實現(xiàn)優(yōu)勢互補，毫米波抗干擾力強，有極強的穿透力，對動態(tài)物體識別速度快，但目標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識別。
機械手臂方案
機器視覺僅通過光源并不能夠滿足焊接電火花環(huán)境內(nèi)的精準識別，但采用了IWR1642毫米波雷達則完全不受光的影響，演示中的機械臂，曾出現(xiàn)在慕尼黑電子展上，可以探測周圍保護人身安全，這些機器極其需要感知周圍環(huán)境。AGV(倉儲機械人)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，毫米波對于動態(tài)的識別非常敏銳，完全可以由此檢測非常細微的運動，比如由呼吸和心跳在人胸口表面皮膚產(chǎn)生的即便是很細微的起伏，都可以測出來。TI毫米波芯片針對此類應(yīng)用，對細微運動的探測精度可以達到微米級，擁有目前業(yè)界非常精準的探測精度。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以外的運動物體，由于光線的限制，視覺系統(tǒng)此時可能已經(jīng)失去作用?？梢赡繕艘坏┙咏挤绤^(qū)域，很快就會被探測。具體應(yīng)用可根據(jù)實際需要調(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節(jié)。TI毫米波還具有預警功能，如果發(fā)生危險了，不論白天黑夜，都可實現(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)用對距離的要求進行調(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。
毫米波點云
高密度點云輸出一般被認為是激光雷達的強項，但其實TI毫米波雷達可以實現(xiàn)這一應(yīng)用。實現(xiàn)點云可以車里兩側(cè)各放置一個雷達，車輛運動的過程中掃描，一秒鐘產(chǎn)生5萬個點，10秒鐘50萬個點。
蔣總介紹，對目標車輛的最遠檢測范圍一般在300m到260m之間，雨天會有小幅度浮動。相比其它方案毫米波更加可靠，毫米波雷達的成像性能也正在變得越來越強悍。
單芯片汽車角雷達方案，角雷達方案
TI展示的角雷達方案，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。
這常見于無人機上，或一般的車角雷達或邊道輔助。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(Antenna on Package)，TI的芯片將天線封裝在內(nèi)部，可以把天線做得更小。對于三發(fā)四收的天線，TI把整個芯片的面積壓縮到只有指甲般大小。家電領(lǐng)域比較會喜歡TI新推出的AOP天線。TI會把整個設(shè)計的技術(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，是攝像頭與雷達二者優(yōu)勢的融合，人員檢測，攝像頭將人找到，框起來，雷達則給出距離、速度等信息。物體檢測時，視覺的維度的信息和雷達維度的信息相融合，會讓目標偵測更加準確。舉一個最簡單的比方，在車里，如果用攝像頭對1：1的車輛照片識別，如果照片質(zhì)量足夠好，系統(tǒng)可能會認為目標是一輛真車。而毫米波檢測的時候先判斷是不是金屬材料。這樣準確度就提升了。通過提前預設(shè)，達到定制化的需求，如果目標只是人，那么可以通過預設(shè)過濾掉其他物體。
融合的需要取決于應(yīng)用。點云的輸出，在芯片里通常有幾百個點構(gòu)成一個人的輪廓，而那些反射點上面的位置、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毫米波單芯片的點云信息輸出就足夠用了。
融合方案VR游戲里也比較適用，當動作過快或慢，攝像頭都很難做出很準確的判斷。而毫米波因為感知維度多，可以豐富不同的功能。
級聯(lián)方案
TI的級聯(lián)方案把目標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，評估板有四片同時級聯(lián)在一起工作，相當于虛擬192根天線，會把整個空間分辨率、角度分辨率提升。級聯(lián)是四片，是并聯(lián)在一起工作的。當點，角分辨率較高的時候，實現(xiàn)成像。當點很多的時候，譬如1000個以上，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。
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。
目前這些方案車里DMS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。做到了貨真價實的單芯片方案。并且在25幀/秒、，功耗維持在1W、2W的水準，如識別距離在5米以內(nèi)，發(fā)射功率繼續(xù)降低，功耗可以進入更低的水平。
車廂內(nèi)人員與方位檢測
圖片里顯示的是雷達“熱圖信息”的輸出，實現(xiàn)車廂內(nèi)的人員檢測，兩個座位，如果有人毫米波是可以檢測。而且這里能拿到雷達的原始數(shù)據(jù)(熱圖信息)，人到哪里，亮點就會跟隨到哪里。這個應(yīng)用可以防止小孩或?qū)櫸锫湓谲噧?nèi)，從而避免一些危險情況的發(fā)生。
目前對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、加速度等指標來區(qū)別探測目標。對于樓宇內(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)定在哪一樓層停靠。TI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。當兩個轎箱上下運行時，裝毫米波兩個傳感器就可掌握整個空間內(nèi)的運行速度和位置，從而實現(xiàn)整套系統(tǒng)的簡化。
由于TI RFCMOS技術(shù)，使毫米波傳感器實現(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等實現(xiàn)了高度集成，為開發(fā)者預留出更多的設(shè)計空間。
（轉(zhuǎn)載）
