超高精度毫米波传感器应对汽车和工业挑战

日期:2017-05-20

 
德州仪器(TI)日前推出业界最高精度单芯片毫米波传感器产品组合,是为适用于汽车雷达、工业和基础设施应用的最小封装尺寸CMOS传感器产品组合。德州仪器工业雷达产品营销总监Robert Ferguson和汽车雷达产品营销总监Sudipto Bose在接受记者采访时表示,该公司正在将前所未有的高精度和智能化引入包括汽车、工厂和楼宇自动化、以及医疗市场在内的广泛应用。
他们介绍,TI的全新毫米波单芯片互补金属氧化物半导体(CMOS)产品组合包括5个解决方案,横跨具有完整端到端开发平台的76至81GHz传感器的两大产品系列。AWR1x和IWR1x传感器产品组合提供比目前市场上毫米波解决方案高3倍的感测精度。
他们相信,精密模拟设计技术与数字信号处理的完美结合能够让设计人员在其系统中实现智能化和非接触式感测。
 
当前挑战和应对措施
 

 
Robert Ferguson首先介绍了当前变化的市场环境。他说,世界正在改变,预计到2020年,将有1千万辆自动驾驶汽车在道路上行驶;56%的工业公司在未来5年内的效率将得到提升;81%的家庭和建筑将在2020年实现智能化。
这些创造了对感测日益增长的需求,包括检测物体的距离、速度和角度;穿透塑料、干燥墙壁、玻璃等材料;适应雨、雾、灰尘、光照和黑暗等环境条件。而毫米波是唯一能够满足所有这些需求的传感技术。
不过,当今的多芯片毫米波传感器解决方案由发送器、放大器、接收器、模拟数字转换器/数字模拟转换器和处理器组成,存在诸多不足,当前的挑战主要是精度、尺寸、功耗,还有上市时间、复杂的设计。
为此,德州仪器推出了世界上极精确、极小的毫米波76-81GHz传感器。其优势包括:集成混合信号设计技术和实时信号处理开发了CMOS芯片;10倍智能精度,能够检测到头发粗细的物体;功耗是当前解决方案功耗的四分之一,低至150 mW;尺寸小,传感器尺寸仅为25mm x 25mm;可扩展产品组合集成了从低到高端性能的通用软件;使用简便,在30分钟以内即可进行感测。此外还提供硅样品、开发包、资源等等。
这些可扩展产品组合涵盖汽车和工业应用。其中汽车雷达传感器的中长程雷达应用包括:紧急制动、自适应巡航控制和高速公路高度自动驾驶;接近感测包括:乘员检测、车身传感器、驾驶室内手势识别和驾驶员监控;超短和短程雷达包括:盲点、防后方碰撞/警告、车道变更辅助、行人/自行车检测、防碰撞、路口交通警报、360度视角和停车辅助。其动态多模式操作可以从用餐切换到高速行驶、慢速机动和停车场景。
谈到工业毫米波传感器,Robert Ferguson介绍,其应用包括液位感测,如以极高的精度测量储罐液位,可用于库存控制和早期泄漏检测;交通监控可以更准确地检测交通位置和数量;周边安全实现具有移动检测和跟踪的安全系统。
 
完整的毫米波产品组合与开发工具
 

 
接着,Sudipto Bose介绍了毫米波传感器产品组合的主要特性和优势。首先是高度集成,借助全集成式CMOS单芯片(集成同类产品中最佳的数字信号处理器(DSP)和微控制器(MCU)或只有一个MCU或DSP),设计人员可以根据需要选择最佳的处理能力。每个芯片都能够提供智能、高精度的独立感测,具有小于4厘米的距离分辨率,距离精度低至小于50微米,范围达到300米。
其次是全面的产品系列,由5款器件组成的产品组合让设计人员能够选择合适的解决方案来满足其设计需求,同时,功耗和电路板面积减少50%。
第三是高度智能化,TI的毫米波76至81GHz单芯片传感器产品组合可以动态地适应不断变化的情况与条件,支持多种功能模式,以避免误报,并为多种应用提供大范围的感测。
第四是环境灵活性,IWR1x和AWR1x 毫米波传感器可以透过塑料、干燥墙壁、衣服、玻璃和很多其它材料,并且能够穿过光照、降雨、扬尘、下雾或霜冻等环境条件进行感测。
第五是可以立即开始工作,TI全新的毫米波软件开发套件(SDK)包括示例算法和软件库,它们通过不到20个的简单应用编程接口(API)简化RF设计。通过利用TI的mmWave SDK平台,工程师可以在不到30分钟内开始他们的应用设计工作。
Sudipto Bose还强调了新产品专为汽车雷达设计的具有突破性的精度。他说,通常,开发人员在车辆中创建美国汽车工程师学会(SAE)国际2级及以上功能时会遇到阻碍,主要来自传感器尺寸和为特定组件供电。通过内置的质量标准、在小外形尺寸和低功率封装中所达到的前所未有的精确度,TI的AWR1x 毫米波产品组合让开发人员能够满足这些要求,同时实现低成本。设计人员不但可以提高高级驾驶员辅助系统(ADAS)和自主驾驶的安全特性—包括可实现汽车安全完整性等级(ASIL-B)的ISO 26262—而且提供了自动泊车辅助、行人探测,以及承载率和驾驶员监控等全新特性。
而为了应对工厂、楼宇自动化系统和智能基础设施中对于更高效率的需求,开发人员现在能够充分利用TI的智能化且稳健耐用的毫米波传感器产品组合。此外,在一些需求不断增长的应用领域,如医疗设备、箱内液位感测、机器人视觉和无人机等,这项感测技术可用于改造现有的一些功能。
TI的IWR1x 毫米波非接触式传感器不受环境中的光照、降雨、灰尘、下雾或霜冻的影响,这使它们在室内或室外都能稳健运行。通过确定设备周围物体的所处范围、速率和角度,这些传感器能立即适应动态变化的场景。
 
www.ti.com

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