TI提供行業(yè)首款也是唯一一款規(guī)模量產(chǎn)的單芯片CMOS毫米波傳感器傳統(tǒng)汽車雷達系統(tǒng)的局限性已經(jīng)眾所周知。傳統(tǒng)雷達缺乏分辨率，無法分辨附近的物體。此外，雷達系統(tǒng)還常常發(fā)出虛假警報，并且它們始終無法足夠快地處理信息，以滿足高速應(yīng)用。不過，汽車專家也認識到雷達技術(shù)的優(yōu)點，尤其是它們能夠在各種天氣條件下工作的優(yōu)勢。他們認為雷達可以和視覺傳感器一起協(xié)作，作為高度自動化車輛中的關(guān)鍵傳感技術(shù)。人們已經(jīng)充分了解了雷達系統(tǒng)的優(yōu)勢和劣勢，那么問題來了，雷達技術(shù)該往什么方向發(fā)展呢？Texas Instruments（TI，德州儀器）希望用基于其標準芯片來回答這個問題。據(jù)麥姆斯咨詢此前報道，TI大約在一年前發(fā)布了其雷達芯片，據(jù)稱能夠提供“小于5 cm的分辨率，探測范圍達數(shù)百米，速度最高可達300 km/h”。RF CMOS技術(shù)的毫米波雷達

TI雷達和分析處理器部門總經(jīng)理Sameer Wasson表示，在公司的雷達芯片推出一年后，其團隊在汽車和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域都看到了巨大的應(yīng)用前景。TI為汽車市場應(yīng)用推出的AWR1642毫米波傳感器已經(jīng)大規(guī)模量產(chǎn)，Wasson稱預(yù)計在今年末到2019年中期，將在OEM廠商的車輛中看到他們的雷達芯片。更讓W(xué)asson興奮的是，他們的雷達芯片在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的表現(xiàn)。TI為工業(yè)應(yīng)用設(shè)計的毫米波傳感器IWR1642，正在尋求各種應(yīng)用，使它們能夠進入從智能建筑到工廠樓層和運輸系統(tǒng)的所有領(lǐng)域。

集成數(shù)字信號處理器（DSP）扮演重要角色Yole分析師預(yù)言，TI將迅速改變雷達技術(shù)領(lǐng)域的競爭現(xiàn)狀。Yole射頻器件和技術(shù)部門技術(shù)和市場分析師Cédric Malaquin表示，其核心在于TI雷達解決方案的集成架構(gòu)。TI的毫米波傳感器件在一顆單芯片上集成了76~81 GHz毫米波雷達、MCU（微控制器）以及數(shù)字信號處理器（DSP）。顯然，更高的集成度在不影響性能的同時，可以降低器件尺寸、功耗以及雷達芯片的成本。例如，NXP（恩智浦）便率先將MCU集成進入了其RF CMOS收發(fā)器中。但是，TI更進了一步，將DSP也集成到了同一顆芯片中。Malquin表示，DSP的集成非常關(guān)鍵，它通過改善功耗使器件尺寸降低了近60%。此外，DSP是目標探測和分類信號處理鏈的核心。

確實，Wasson舉例稱TI毫米波傳感器通過內(nèi)置的DSP，實現(xiàn)了物體跟蹤和分類，以及人數(shù)統(tǒng)計。內(nèi)置DSP使用戶能夠?qū)?a target="_blank">機器學(xué)習(xí)推向應(yīng)用的最前沿。Yole的Malquin補充表示，在一個組件中集成DSP、MCU和收發(fā)器，帶來了更低的互連損耗，以及更快的處理速度。TI毫米波雷達中使用的DSP是一款600 MHz用戶可編程的C674x DSP，以及一顆200 MHz用戶可編程的ARM Cortex-R4F處理器。

AWR1642毫米波雷達芯片的高級架構(gòu)框圖

毫米波雷達探尋更廣泛的汽車應(yīng)用

盲點監(jiān)測和自適應(yīng)巡航等基礎(chǔ)ADAS（先進駕駛輔助系統(tǒng)）功能已經(jīng)很常見了，利用24 GHz側(cè)方雷達和77 GHz前方雷達就可以輕松實現(xiàn)。Wasson表示對于TI毫米波雷達來說更有意義的是，其應(yīng)用的快速擴展已經(jīng)遠遠超越了常規(guī)的ADAS功能。例如，其毫米波傳感器內(nèi)置的數(shù)字處理功能可以過濾噪音，使TI的雷達芯片可以探測非常微小的運動，甚至是人或動物的呼吸，以判斷車內(nèi)是否有人或動物的存在。Wasson提到“兒童乘坐探測”，很可能將進入歐洲NCAP（新車評價規(guī)程）發(fā)展規(guī)劃。他相信這將為TI雷達傳感器在車身、傳動和車廂內(nèi)的應(yīng)用打開大門。Tier 1和OEM制造商正在尋求合適的傳感技術(shù)來實現(xiàn)這類探測，而雷達傳感器在這方面優(yōu)勢更明顯。例如，雷達可以“透視”毯子，確定毯子下面是否蓋有兒童。

Wasson 解釋稱，由于其片上數(shù)字信號處理器可以探測心跳，TI的雷達芯片甚至可以分辨人和靜態(tài)的物體（例如行李袋）。顯然，視覺攝像頭無法做到這一切。據(jù)TI稱，除了探測汽車內(nèi)部的生命體外，將MCU和DSP納入雷達前端芯片還有助于“檢測車門和后備箱附近的障礙物和可開啟空間，以及入侵者警報和更智能的自動泊車”。Wasson強調(diào)，TI是唯一提供在一顆單芯片上集成前端、DSP和MCU的雷達解決方案的公司，也是唯一一家大規(guī)模量產(chǎn)毫米波雷達芯片的公司。Wasson說：“我們的競爭對手，其它硅器件供應(yīng)商在宣傳CMOS毫米波雷達芯片，但是我們還沒有在市場上看到它們的產(chǎn)品。如果要在2020年的車輛中看到這些產(chǎn)品，那現(xiàn)在就需要先實現(xiàn)雷達芯片的大規(guī)模量產(chǎn)。”

成像雷達值得注意的是，TI正在將其雷達芯片擴展到成像應(yīng)用。在傳統(tǒng)的雷達應(yīng)用中，雷達發(fā)射無線電波，接受反射波，然后利用這些信息來創(chuàng)建物體位置和運動的數(shù)據(jù)。而成像雷達則利用這些反射波來創(chuàng)建一幅圖像。當無線電波從物體反射回來時，反射波會根據(jù)物體的狀態(tài)而改變，包括無線電波傳輸?shù)木嚯x，末端物體的種類等。利用這些捕獲的數(shù)據(jù)，計算機便能創(chuàng)建目標物體的3D或2D圖像。

TI成像雷達探測車輛

TI在今年的CES消費電子展上展示過一款這類成像雷達。通過級聯(lián)4個單芯片AWR1243雷達前端器件，能夠提供高達1.6°的角度分辨率，并能探測250 m以外的車輛。Wasson 稱，AWR1243中集成的DSP能夠?qū)o線電波捕獲的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)譯為點云圖。

TI成像雷達探測行人

TI級聯(lián)雷達傳感器創(chuàng)建的圖像System Plus Consulting（Yole旗下子公司）RF和先進封裝部門項目經(jīng)理Stéphane Elisabeth表示，TI的產(chǎn)品組合中也包括沒有MCU和DSP的簡款雷達芯片。他說：“相比其競爭對手的產(chǎn)品，其中一個優(yōu)勢是簡化的芯片堆棧。事實上，根據(jù)應(yīng)用（成像、中距離雷達或遠距離雷達），收發(fā)器可以通過瀑布效應(yīng)堆疊（一種級聯(lián)方式），提供更大更強的傳感性能。”Elisabeth 補充說，TI的雷達芯片采用了標準的FCBGA（倒裝芯片球柵陣列）封裝，帶來了輸出功率更高的低成本傳感器解決方案。而其競爭對手，則采用了先進的封裝技術(shù)，例如eWLB（嵌入式晶圓級球柵陣列）封裝。成像雷達已經(jīng)逐漸成為一項熱門技術(shù)。其優(yōu)勢包括能夠在目標被障礙物遮擋的情況下運行，能夠穿透地面（沙子）、水或墻壁。

Wasson稱，一大波創(chuàng)業(yè)公司正積極響應(yīng)Tier 1和OEM廠商發(fā)出的RFQ（采購報價請求），積極投身成像雷達的開發(fā)。這些創(chuàng)業(yè)公司中包括兩家均來自以色列的Vayyar Imaging和Arbe Robotics。據(jù)麥姆斯咨詢此前報道，Vayyar Imaging宣布開發(fā)出了一款雷達系統(tǒng)，能夠透視墻壁，繪制從單個物體到整個工廠樓層的所有圖像。Arbe Robotics則據(jù)稱在其雷達系統(tǒng)中改進了即時定位和地圖構(gòu)建（SLAM）算法。其嵌入式處理器中運行的軟件，能夠每秒創(chuàng)建50次點云圖，定位車輛25次，同時物體間具有一定的分辨率。但Wasson指出，這兩家創(chuàng)業(yè)公司提供的成像雷達解決方案都在一個黑匣子中，跟Intel/Mobileye提供給客戶的視覺處理解決方案很像。而TI則能根據(jù)客戶需求，提供更加靈活的成像雷達產(chǎn)品解決方案。

雷達拓展工業(yè)應(yīng)用

TI很有信心，其毫米波傳感器將改變雷達傳感器的工業(yè)應(yīng)用。TI稱，對于建筑自動化，開發(fā)商可以通過使用一款毫米波雷達傳感器，應(yīng)用“人數(shù)統(tǒng)計和跟蹤”參考設(shè)計。Wasson表示，“通過監(jiān)測采集范圍內(nèi)人員的大幅和小幅運動、速度和角度數(shù)據(jù)，開發(fā)商可以實現(xiàn)更智能的建筑系統(tǒng)，包括制熱、通風(fēng)和空調(diào)（HVAC）、照明、電梯等。”Wasson還提到了他近期與英國一支研究路口交通監(jiān)控系統(tǒng)的工程團隊的會面。“我們的雷達從包裝盒中拿出來就可以用，那支研究團隊利用我們的雷達迅速地搭建了一套交通監(jiān)控系統(tǒng)，效果大大超出了他們的預(yù)期，”他說。TI的交通監(jiān)控、物體探測和跟蹤參考設(shè)計，利用搭載毫米波雷達傳感器的智能運輸系統(tǒng)來跟蹤車輛和機械運動。同樣，雷達還可以用于工廠或農(nóng)場，簡化各種不同的工藝或流程。Wasson相信雷達的潛在應(yīng)用還有很多。TI希望能夠確保其用戶的體驗（包括那些曾被認為的利基應(yīng)用）逐漸成為毫米波雷達的主流用戶案例。

供貨與售價

以下兩款毫米波雷達傳感器已經(jīng)規(guī)模量產(chǎn)，可通過TI商店和授權(quán)分銷商采購。AWR1642，訂貨量1000顆的售價為45美元/顆；IWR1642，訂貨量1000顆的售價為19.99美元/顆。