1.1 毫米波传感器简介

大家好 那我就开始我们今天的第一部分内容 就是关于TI毫米波雷达传感器的一些介绍 关于这部分我会介绍一些关于毫米波的 背景知识 以及TI在这方面的产品系列 毫米波 就是波长位于1到10毫米的电磁波 毫米波在雷达方面的应用主要是通过毫米波 高精度检测物体的距离速度和角度 这个技术最大的优点 第一受周围环境的影响比较小 光线天气这些因素对毫米波雷达都能很好的克服 第二就是精度非常高 毫米波雷达 在产业上的基本应用基本上分成两个方向 第一个是汽车领域 也是毫米波雷达最早使用的一个领域 比如现在汽车上的自动巡航ACC 自动紧急刹车AEB 盲点检测BSD 这些都在汽车领域有非常多的产品 第二类是工业类 毫米波雷达在这个领域的应用可以说是五花八门 比如常见的EAV检测 震动检测 在安防和无人机上的应用 以及手势识别 可以说是多种多样的 那今天我们挑两个EE给大家介绍 一个是汽车上驾驶员的心跳和呼吸检测 第二个是工业上的people counting TI是在2017年5月正式 正式发布了毫米波雷达的产品 为什么在这个时间点推出这个产品第一就是刚才介绍的 这个技术和其他的传感器技术相比 有非常大的优势 第二点 是传统的毫米波雷达的系统 工作频率很高 整个系统非常复杂 而TI经过多年的研究推出了一个IFC的工艺 这个工艺可以将雷达系统的所有功能集成在单个芯片上 这样大大减少了系统的复杂度和成本 所以我们将这种技术和毫米波雷达的特点结合起来 可以给客户提供一个很有竞争力的产品方案 下面是毫米波雷达技术产品在TI整个内部的 一个研发的过程 大家可以看到 我们这个产品从2010年开始 正式启动的 经过了这么多的一些研究 我们是在2017年5月正式发布了AWR和XWR系列的 芯片 我们的量产会在今年 AWR的1642和RWR的1642 会在去年四月份量产 其他几款芯片也会在二季度量产 这个形象给出了TI的毫米波雷达技术 和传统的毫米波雷达技术的原理差异 我们刚才也讲到了 毫米波的工作频率是在10G到100G 赫兹 当然现在在工业和汽车上面常用的频段 主要是24G和77G 那么在这个工作范围内的芯片 因为视频的皆准频率很高 传统的半导体工艺很难支持 因此 要使用对射频要求非常高的射频来实现 所以传统的毫米波雷达芯片会分成射频部分 和机械处理部分 视频部分要用特殊的像化镓或砷化镓来实现 机待是常用的数字部分来实现 两部分的芯片因为工艺不同 很难集成在一起 导致整个系统分成多个PCB板和多个芯片来实现 那我们也介绍到了 TI经过从 多年的研究发现了一个新的集成工艺 整个工艺可以将雷达系统的发射和接收 ADC和机待处理的MCU和DSP 全部集成在一个芯片里面 这样做的好处是显而易见的 首先是产品尺寸小 设计起来更简单 同时功耗低 另外我们把模拟和数字集成在一起 可以更方便地做系统的检测和调校 最终提高整个产品的性能 因此呢 TI现在推出的这款产品相比于传统的雷达技术而言 大大简化了设计 也降低了客户的开发门槛 具体到产品系列呢 我们也讲到了 我们的毫米波雷达芯片分成两个系列 第一个是汽车AWR系列 这个系列有三款芯片 第一个是AWR1243 是一个3TX 4RX 集成了射频 ADC的射频前端 它内部没有集成数字处理的模块 因为它需要和一个外部的MCU和DSP配合 来使用 它的典型使用是车载的前向雷达 以及对性能要求很高的场景下我们有多片的1243 可以是两片或四片来级联 形成一个多天线通道的Imaging雷达系统 第二款芯片是AWR1443 那么大家可以对比这两张图 和1243相比 里面集成了一个MCU 可以做雷达系统的自主控制 同时我们还集成了一个FFT的加速器 这个FFE可以加载常见的雷达系统的算法 PRM的RAM我们也集成了有576K 1443可以说是一个单芯片的解决方案 针对性能要求不是很高 距离比较近的 然后对成本要求比较高的雷达 比如车上的开车门告警 停车辅助 以及一些要求不太高的满脸检测的应用 我们可以用1443单品啊来实现 最后一个也是我们现在关注度最高的一款产品 叫AWR1642 我们可以看到 1642在芯片内部除了前面说的这些模块 我们还集成了一个600兆赫兹主频的TI的C674X的DSP 以及1.5兆的RAM 所以1642比1443的性能更强 1443的内部算法主要是通过FFT加速器来做的 这个算法是比较固化 常用的算法 1642内部可用通过DSPDSP上面 客户的算法可用进行灵活的编程 可用实现更加复杂和特定的算法 同时它的内存也更大 1642 可以说是实现车载的短距和超短距雷达的 很好的单芯片的解决方案我们前面也提到了 市场上其他的竞争对手的射频的芯片和数字信号处理的芯片 至少需要两片在PCB板的制作上面 也会需要两块 而1642 把两个芯片的功能集成在一个芯片中 整个系统的PCB板也只需要一块 可以说我们是当前性价比最高的一个方案 下面我们简单举例 我们的汽车雷达技术主要是用在汽车ADAS上的应用 这页上有一些常规的ADAS的应用 以及他们在我们的芯片中的对应关系 首先是一个车载的接近度传感器 它一般要求的检测距离不是很远 可能在十米二十米以内就可以了 比如车辆的一些开车门告警 自动停车 以及车内的成员检测 包括我们今天要讲到的技术员的呼吸心跳检测 这类应用对距离的要求不是很高 但对精度的要求很高我们可以通过前面讲到的 AWR的1443 这个单片的解决方案来实现 第二类是车上的常规短距和超短距的雷达 最常见的就是车辆的盲点监测 BSD BSD应用探测距离一般在80米左右 这个应用可以用单片的AWR1642来实现 整个系统的成本也是很低的 第三类是对性能要求更高的车载的前向雷达 ACCEB 探测距离要求呢 是在200到250米左右 对于这类的雷达呢 它的运算量和内存消耗比较大 在单片雷达上面实现起来有一定的难度 我们可以通过前面介绍的1642加一个外部的处理器 来实现 最后一个应用 是车辆的高性能的前向雷达 在这方面 因为现在的无人驾驶也越来越火 除了常见的激光雷达的方案外 毫米波雷达也是一个很有竞争力的方案 和激光雷达相比毫米波雷达的成本更低 同时我们可以通过将多片的1243级联起来 做成个多收多发的[听不清]矩阵 可以达到接近激光雷达的角度分辨率 这类应用是在未来三五年我们觉得雷达 向性能更高的方向发展的一个趋势 这种应用可以通过前面介绍的多片的1243 级联的方式来实现 刚才介绍的是我们的汽车系列产品其实在工业系列呢 我们有两款产品 IWR1443和1642 这两个芯片的功能和前面介绍的AWR的功能是相似的 主要的区别是AWR系列的芯片因为要符合汽车安全等级的 要通过ASIL-B的等级认证 工业芯片对安全认证的要求相对没有那么高 因此这两款芯片的安全等级要相对低一些 但是产品价格也会更低 下面是工业雷达的一些例子 第一是EVA检测 可以通过毫米波雷达精确检测出 大型的罐体和朝体中液面的高度 第二是将这个技术和摄像头融合 去实现双备份的安防领域的监控 第三个也是现在很火的毫米波雷达安装在无人机上 可以做无人机的测高和避障 有些产品现在已经安装了毫米波雷达 第四就是毫米波雷达在医疗上的应用 比如做呼吸和心跳的检测 这个我们今天后面会有详细的介绍 刚才介绍的是产品情况 最后来介绍 我们TI在毫米波雷达在国内的技术支持的 一个情况 刚才讲过了 除了芯片外 我们提供了毫米波雷达技术的软件包mmWaveSDK 以及可以在电脑上运行的可以做毫米波雷达技术的 射频分析的工具叫做mmWave Studio 这两个都可以在TI的官网上免费下载 另外 TI针对毫米波雷达技术投入了很大的精力 针对各个领域的应用我们开发了不同的参考设计 这些参考设计 包括测试报告 以及源代码都可以在TI的官网上免费下载 我们下面将的这两个应用呢 对应的都有TI的参考设计 同时我们有一个在线的E2E毫米波雷达技术论坛 这个论坛上有来自TI毫米波研发 技术支持方面的专家实现实时 回答客户的各种问题 通过这个论坛也可以找到很多相关的技术信息 除了在线论坛外 我们在TI的网站上面 也就是ti.com上面 大家可以找到关于毫米波雷达技术的 非常多的在线培训资料 这个 我相信对一些刚开始做一些毫米波雷达技术研究的 客户来说也是很有帮助的 有些客户可能存在算法和天线设计方面的困难 我们在国内外都有一些在毫米波雷达技术方面 经验丰富的第三方我们可以通过这些第三方 针对客户特殊的技术需要提供特殊的支持 我们可以看到 整个的产业链 也是非常完备的 这些是毫米波雷达技术TI的EVM板 以及我们的第三方做的一些开发板 这些在TI的网站上都是可以进行购买的 最后是一些常见的关于毫米波雷达技术的 技术资料下载的链接 这些是我们的样片的购买链接 这是我们EVM板的购买链接 这是我们所有的数据手册 TRM和应用手册 一些EVM原始设计的购买链接 这是我们刚才讲过的 我们的开发工具 mmWaveSDK 然后我们的软件包DFP的下载链接 下面是我们的TI Design 这里只是举了几个例子啊 我们持续在官网上增加更多的TI Design 最后一个 我觉得对大家非常有帮助的 就是关于毫米波雷达技术的一个E2E的论坛 欢迎对这个技术感兴趣的客户 登录这个论坛 从这个上面我们也可以看到 我们的整个发帖和回帖的情况是非常踊跃的 我们可以看到TI的整个毫米波雷达技术 在国内外是大家关注的一个热点 我的这一部分介绍就到这里