ADAS無人駕駛的興起，催生了傳感器的需求，據相關統(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)和安防領域也正在迎來自己的春天，增量市場正在呈現多元化的態(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品系統(tǒng)與應用總監(jiān)蔣宏向本站記者展示其毫米波雷達方面的相關應用，相比3D TOF和視覺成像等光學技術，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識別方面具有一定優(yōu)勢，且同一應用中安裝數量相對較少，改進后的毫米波能夠適合大范圍內的多點識別類的應用，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，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，據蔣總監(jiān)介紹，TI芯片有硬件加速，配合片內的DSP直接將噪音背景都過濾掉。關鍵提取信息一般會提前預設。
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技術非常依賴于毫米波，并在結構上實施了長短距測量，TI AWR1X和IWR1X傳感器產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分鐘內開始應用開發(fā)工作。TI，的60GHz、77GHz兩個頻段的毫米波雷達分別對應工業(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毫米波產品頻率可穿透石膏板或塑料板，方便放置于在空調內，或者車輛保險杠的內部。不影響終端產品造型美觀，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)了一些新的應用，如車內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主要提供應用的框架，和原始數據接口。
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)此時可能已經失去作用。可疑目標一旦接近布防區(qū)域，很快就會被探測。具體應用可根據實際需要調節(jié)從50m到150m不等。
在安防領域，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，都可實現功能。而結合攝像頭，可為刑偵提供回放。TI產品可根據需求進行調配，目前支持三發(fā)四收，探測距離可以自由設置，根據應用可以選擇，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，可以設置至150米以外，根據應用對距離的要求進行調節(jié)。
為方便后期神經網絡的算法，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這一應用。實現點云可以車里兩側各放置一個雷達，車輛運動的過程中掃描，一秒鐘產生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天線的形狀決定(天線的特性)。點云輸出是中間數據，使用什么角度的天線取決于具體應用。
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。家電領域比較會喜歡TI新推出的AOP天線。TI會把整個設計的技術門檻降低。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，達到定制化的需求，如果目標只是人，那么可以通過預設過濾掉其他物體。
融合的需要取決于應用。點云的輸出，在芯片里通常有幾百個點構成一個人的輪廓，而那些反射點上面的位置、速度XYZ以及加速度信息都已經在單芯片內處理計算出來了。取決于這些應用的需求，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。
級聯方案
TI的級聯方案把目標探測的角分辨率提升了，目前可以做到1度。如果終端產品很小，評估板有四片同時級聯在一起工作，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。級聯是四片，是并聯在一起工作的。當點，角分辨率較高的時候，實現成像。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，可裝在開關后面，或空調里進行手勢控制。手勢演示用到神經網絡，。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，發(fā)射功率繼續(xù)降低，功耗可以進入更低的水平。
車廂內人員與方位檢測
圖片里顯示的是雷達“熱圖信息”的輸出，實現車廂內的人員檢測，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據(熱圖信息)，人到哪里，亮點就會跟隨到哪里。這個應用可以防止小孩或寵物落在車內，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。對于樓宇內部，TI毫米波可應用于電梯、樓道里，比如電梯轎箱里，檢測轎廂里面的進出人數，轎箱的空間大小，還可以辨別人數。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，并設定在哪一樓層?？?。TI毫米波還可幫助控制速度，替代每一層目前設置的接近傳感器。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的運行速度和位置，從而實現整套系統(tǒng)的簡化。
由于TI RFCMOS技術，使毫米波傳感器實現了更小的尺寸，成就了更高的集成度，將相關單元ADC，MCU，DSP等實現了高度集成，為開發(fā)者預留出更多的設計空間。
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