伴隨汽車高級(jí)輔助駕駛（ADAS）在過(guò)去幾年的飛速發(fā)展，緊急剎車和行人探測(cè)等新功能在未來(lái)的新車型中將日漸普及，車輛中雷達(dá)傳感器的數(shù)量也顯著增加。相比微波雷達(dá)，毫米波雷達(dá)尺寸更小巧，相比激光雷達(dá)，毫米波雷達(dá)傳受氣候影響小，可以在大霧等低能見度環(huán)境下實(shí)現(xiàn)輔助駕駛、自動(dòng)巡航控制，甚至在高速公路的自動(dòng)駕駛。根據(jù)Plunket Research預(yù)測(cè)，到2020年，全球毫米波雷達(dá)出貨量將達(dá)到7200萬(wàn)顆，平均年復(fù)合增長(zhǎng)率24%。

汽車毫米波雷達(dá)工作頻段包括21.65-26.65GHz和76-81GHz。市場(chǎng)上現(xiàn)有針對(duì)緊急制動(dòng)、自適應(yīng)巡航控制和自動(dòng)駕駛的中長(zhǎng)程雷達(dá)多采用77GHz。TI近日推出的高度智能化單芯片毫米波傳感器產(chǎn)品組合AWR1x和IWR1x則支持76-81GHz，可以依據(jù)不斷變化的情況與條件進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。

在76-81GHz頻率范圍智能調(diào)節(jié)的有哪些優(yōu)勢(shì)呢？AWR1x和IWR1x可以動(dòng)態(tài)地適應(yīng)不斷變化的情況與條件，支持多種功能模式，以避免誤報(bào)，并為多種應(yīng)用提供大范圍的感測(cè)。

德州儀器 (TI)汽車?yán)走_(dá)產(chǎn)品營(yíng)銷總監(jiān)Sudipto Bose告訴21ic記者，車載雷達(dá)的感知會(huì)隨著車的狀態(tài)不同，有不同的感知范圍。慢速的時(shí)候，可能有從幾個(gè)厘米到十幾米的感知范圍，速度加快之后，可能會(huì)有六七十米的感知范圍。AWR1x能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置，根據(jù)車的不同狀態(tài)調(diào)整配置，從短距離到中距離，是可以改變的。AWR1x從76GHz到81GHz都可以調(diào)整，包括取樣率，以及采用多少天線，和數(shù)據(jù)處理環(huán)境。以79GHz波段為例，能夠提供4GHz帶寬，這對(duì)更高范圍的分辨率至關(guān)重要。每個(gè)芯片能達(dá)到小于4厘米的距離分辨率，距離精度低至小于50微米，范圍達(dá)到300米，能夠監(jiān)測(cè)到頭發(fā)絲般細(xì)小的物體。

隨著大家在車?yán)锩胬走_(dá)運(yùn)用越來(lái)越多，以北京為例，在這樣擁擠的道路上，很多車都在用雷達(dá)，車與車之間有很多雷達(dá)信號(hào)，采用AWR1x，我們就可以感知到對(duì)方車輛發(fā)出的頻率，進(jìn)行動(dòng)態(tài)地調(diào)整，避開這一頻率的干擾。

AWR1x和IWR1x的另一特色是采用CMOS工藝。大多數(shù)高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）中的雷達(dá)系統(tǒng)，均基于鍺硅（SiGe）技術(shù)。雖然基于SiGe技術(shù)的77GHz汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)滿足自適應(yīng)巡航控制時(shí)的高速度要求，但它們體積過(guò)大、過(guò)于笨重，占用了大量電路板空間。

據(jù)Sudipto Bose介紹，TI早在7年前就開始研發(fā)這款產(chǎn)品，通過(guò)充分利用CMOS技術(shù)，并將嵌入式微控制器 （MCU）和數(shù)字信號(hào)處理（DSP）以及智能雷達(dá)前端集成在內(nèi)，將集成度提升至新高度。在數(shù)字晶體管改進(jìn)的推動(dòng)下，CMOS的速度不斷提高，現(xiàn)已足以滿足79GHz ADAS應(yīng)用的需要了。

隨著車輛中雷達(dá)傳感器數(shù)量的不斷攀升，目前車輛中至少有10個(gè)雷達(dá)傳感器（前置、后置和車角），這一系列前端具有處理功能的全新方案將有效降低雷達(dá)系統(tǒng)尺寸、功率、外形尺寸和成本，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)車輛內(nèi)多個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)的安裝。

圖：由CMOS實(shí)現(xiàn)的單芯片集成

除此之外，一個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍取決于接收器噪底，以及在保險(xiǎn)杠反射所導(dǎo)致的自干擾下的耐受能力。而這在很大程度上取決于架構(gòu)和系統(tǒng)能力，這樣就使一個(gè)CMOS系統(tǒng)——具有更寬的中頻（IF）帶寬、更多信道和精確的低噪聲線性閉環(huán)調(diào)頻信號(hào)生成——對(duì)于特定的雷達(dá)應(yīng)用具有出色的系統(tǒng)級(jí)性能。

IWR1x和AWR1x 毫米波傳感器可以透過(guò)塑料、干燥墻壁、衣服、玻璃和很多其它材料，并且能夠穿過(guò)光照、降雨、揚(yáng)塵、下霧或霜凍等環(huán)境條件進(jìn)行感測(cè)。該系列產(chǎn)品由5款器件組成，AWR1x屬車載方案，IWR1443和IWR1642則針對(duì)工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)，例如樓宇和工廠自動(dòng)化領(lǐng)域。此外，在一些需求不斷增長(zhǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域，如醫(yī)療設(shè)備、箱內(nèi)液位感測(cè)、機(jī)器人視覺和無(wú)人機(jī)等，這項(xiàng)感測(cè)技術(shù)可用于改造現(xiàn)有的一些功能。

據(jù)TI工程師介紹，IWR1x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?cè)谑覂?nèi)或室外都能穩(wěn)健運(yùn)行。通過(guò)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(dòng)態(tài)變化的場(chǎng)景。下圖是無(wú)人機(jī)采用毫米波傳感器探測(cè)著陸環(huán)境的解決方案。

圖：IWR1x用于探測(cè)無(wú)人機(jī)著陸環(huán)境

TI提供的IWR1443BOOST和IWR1642BOOST評(píng)估模塊還顯示了眾多工業(yè)感測(cè)中的應(yīng)用，包括心率和呼吸頻率的非接觸式測(cè)量等。采用這些全新的器件，就可以在工業(yè)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)探測(cè)快速運(yùn)動(dòng)的物體的范圍、速度和運(yùn)動(dòng)角度，而其精度缺不受光照、雨霧和灰塵的影響，達(dá)到工業(yè)4.0和樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域?qū)鞲衅鞲袦y(cè)性能的更高要求。