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小芯片有大舞台 TI 77GHz毫米波雷达强势降临汽车、工业领域

导读: 面对日益提升的感测需求,德州仪器选择通过毫米波技术为汽车应用和工业应用解决以上难题。据悉,TI的全新毫米波单芯片互补金属氧化物半导体产品组合包括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。

近几年,“智能”一词频频出现在手环、手表、眼镜等产品名称的前缀上,而这些产品也因这一前缀瞬间变得科技感爆棚引领一时潮流。“智能化”的魔力可见一斑,且不止消费级市场如此,专业级市场对于“智能”的追求也不遑多让,智慧工厂、智能汽车在各自的领域受追捧程度亦是热烈。在追赶“智能化”的大道上,现代电子设备应用最广泛电子元件——传感器是重要参与者,作为智能产品的搭建者之一,市场对传感器的精度、可靠性和响应速度的要求越来越高。

研究数据显示,到2020年,将有1千万辆自动驾驶汽车行驶在道路上,81%的家庭和建筑实现智能化,且有56%的工业公司在未来5年内的效率将得到提高。而这些应用市场巨大的增长潜力造就了对感测技术要求的提升,以下三个需求最具代表性:检测物体的距离更远、速度更快和角度更大;能否适应雨、雾、灰尘、光照和黑暗等环境条件;能否穿透塑料、干燥墙壁、玻璃等材料。

面对日益提升的感测需求,德州仪器(TI)选择通过毫米波技术为汽车应用和工业应用解决以上难题。据悉,TI的全新毫米波单芯片互补金属氧化物半导体产品组合包括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。

在成都中国电子展期间的微波射频技术研讨会上,OFweek电子工程网有幸通过德州仪器中国区嵌入式产品系统与应用总监蒋宏先生题为《TI 77GHz毫米波雷达芯片解决方案在汽车以及工业领域的应用场景》的演讲和与其本人的交流,了解到毫米波雷达传感器在汽车和工业领域的应用范畴,及TI的AWR系列和IWR系列毫米波雷达芯片产品的特性和优势。

小芯片有大舞台 TI 77GHz毫米波雷达强势降临汽车、工业领域

德州仪器中国区嵌入式产品系统与应用总监 蒋宏先生

TI对于毫米波的研究由来已久,从7年前开始就以独到前卫的眼光看到了这一技术的领先特性和市场潜力。而经过7载的潜心研究,TI于2017年5月正式推出新型毫米波单芯片:指甲盖大小(10.4mm*10.4mm)、极精确的毫米波76-81GHz传感器。因为该系列产品是基于能够实现更远探测距离且是相对独有频段的77GHz,因此更能取得汽车和工业两大专业级市场的认可。

AWR系列芯片:探测范围覆盖从中远程到近距离

随着深度学习、计算机视觉等人工智能技术的不断突破,无人驾驶成了汽车智能的终极发展方向,预计将于2025年左右实现完全无人驾驶的商业化,高级辅助驾驶系统(ADAS)则是产业化过程中的必经阶段,而更稳定、准确的毫米波雷达是ADAS的硬件核心之一。

小芯片有大舞台 TI 77GHz毫米波雷达强势降临汽车、工业领域

TI AWR系列76-81GHz毫米波传感器应用范围广阔

针对汽车市场,TI开发了AWR系列76-81GHz毫米波传感器,据蒋宏先生向OFweek电子工程网介绍,TI把AWR系列细分为12X、14X、16X三个系列,目前已开发出AWR1243、AWR1443和AWR1642三款传感器产品。其中,AWR1243是一款雷达前端传感器,名称中最后面的43表示它拥有3个发射器和4个接收器天线,该器件针对的是诸如自适应巡航控制(ACC)、自动紧急刹车(AEB)和高速公路高度自动驾驶等长距离和中等距离雷达应用,以实现自动驾驶。AWR1443是一款可用于停车辅助、乘坐人员探测、车门/后备箱开启装置以及简单手势运动等接近感测的77至81GHz高度集成雷达器件,它同样拥有3个发射器和4个接收器天线。至于AWR1642则是一款高端单芯片毫米波传感器,具有2个发射和4个接收天线,针对的是盲点探测、变道辅助、十字路口交通警示和车辆启停控制等短距离和超短距离应用。

具体而言,AWR12X系列更适合用在180米、200米甚至更远目标的探测上,并能够和摄像头等其他类型的传感器融合,一方承担高速测距的工作,一方承担辨认物体具体形态的工作,相互配合共同助力无人驾驶的实现。而如果同时采用4片或8片AWR1243,探测物体精度和角度方面的效果更佳,加上不受天气影响的毫米波技术和低成本的加持下,令其在中长程雷达领域更具性价比。

小芯片有大舞台 TI 77GHz毫米波雷达强势降临汽车、工业领域

AWR1243 毫米波收发器、视野范围和视域能力

AWR14X系列施展探测能力的舞台则是在接近感测应用上,乘员检测、车身传感器、驾驶室内手势识别及驾驶员监控等应用都是AWR1443的拿手好戏,而这款芯片除了拥有完整的毫米波射频部分以及模拟信号链,还集成了具有0.5MB片上存储器的用户可编程ARM Cortex R4F,用来实现前端的自主运行。

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AWR1443单芯片传感器

集成了DSP的AWR16X系列被蒋宏先生称为完整意义上的单芯片毫米波。相较于24GHz传感器,尺寸小33%、精度高10倍、功耗低50%且整体方案成本更低的AWR1642传感器,在盲点探测、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、停车辅助等应用上的表现反而更佳。

小芯片有大舞台 TI 77GHz毫米波雷达强势降临汽车、工业领域

AWR1642具有CAN、CAN FD和SPI接口,以及1.5MB的片上内存,一个ARM Cortex-R4F和TI C674x DSP

汽车行驶过程中环境会不断的变换,因此探测环境也随之不断切换,而产品探测范围覆盖了从中远程到近距离的TI AWR系列芯片,能够动态地支持环境切换达成无人驾驶。

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