TI提供行业首款也是唯一一款规模量产的单芯片CMOS毫米波传感器。传统汽车雷达系统的局限性已经众所周知，传统雷达缺乏分辨率，无法分辨附近的物体。此外，雷达系统还常常发出虚假警报，并且它们始终无法足够快地处理信息，以满足高速应用。

不过，汽车专家也认识到雷达技术的优点，尤其是它们能够在各种天气条件下工作的优势。他们认为雷达可以和视觉传感器一起协作，作为高度自动化车辆中的关键传感技术。人们已经充分了解了雷达系统的优势和劣势，那么问题来了，雷达技术该往什么方向发展呢？Texas Instruments（TI，德州仪器）希望用基于其标准芯片来回答这个问题。据麦姆斯咨询此前报道，TI大约在一年前发布了其雷达芯片，据称能够提供“小于5 cm的分辨率，探测范围达数百米，速度最高可达300 km/h”。RF CMOS技术的毫米波雷达。

集成数字信号处理器（DSP）扮演重要角色Yole分析师预言，TI将迅速改变雷达技术领域的竞争现状。Yole射频器件和技术部门技术和市场分析师Cédric Malaquin表示，其核心在于TI雷达解决方案的集成架构。TI的毫米波传感器件在一颗单芯片上集成了76~81 GHz毫米波雷达、MCU（微控制器）以及数字信号处理器（DSP）。显然，更高的集成度在不影响性能的同时，可以降低器件尺寸、功耗以及雷达芯片的成本。例如，NXP（恩智浦）便率先将MCU集成进入了其RF CMOS收发器中。但是，TI更进了一步，将DSP也集成到了同一颗芯片中。Malquin表示，DSP的集成非常关键，它通过改善功耗使器件尺寸降低了近60%。此外，DSP是目标探测和分类信号处理链的核心。

确实，Wasson举例称TI毫米波传感器通过内置的DSP，实现了物体跟踪和分类，以及人数统计。内置DSP使用户能够将机器学习推向应用的最前沿。Yole的Malquin补充表示，在一个组件中集成DSP、MCU和收发器，带来了更低的互连损耗，以及更快的处理速度。TI毫米波雷达中使用的DSP是一款600 MHz用户可编程的C674x DSP，以及一颗200 MHz用户可编程的ARM Cortex-R4F处理器。

AWR1642毫米波雷达芯片的高级架构框图

毫米波雷达探寻更广泛的汽车应用

盲点监测和自适应巡航等基础ADAS（先进驾驶辅助系统）功能已经很常见了，利用24 GHz侧方雷达和77 GHz前方雷达就可以轻松实现。Wasson表示对于TI毫米波雷达来说更有意义的是，其应用的快速扩展已经远远超越了常规的ADAS功能。例如，其毫米波传感器内置的数字处理功能可以过滤噪音，使TI的雷达芯片可以探测非常微小的运动，甚至是人或动物的呼吸，以判断车内是否有人或动物的存在。Wasson提到“儿童乘坐探测”，很可能将进入欧洲NCAP（新车评价规程）发展规划。他相信这将为TI雷达传感器在车身、传动和车厢内的应用打开大门。Tier 1和OEM制造商正在寻求合适的传感技术来实现这类探测，而雷达传感器在这方面优势更明显。例如，雷达可以“透视”毯子，确定毯子下面是否盖有儿童。

Wasson 解释称，由于其片上数字信号处理器可以探测心跳，TI的雷达芯片甚至可以分辨人和静态的物体（例如行李袋）。显然，视觉摄像头无法做到这一切。据TI称，除了探测汽车内部的生命体外，将MCU和DSP纳入雷达前端芯片还有助于“检测车门和后备箱附近的障碍物和可开启空间，以及入侵者警报和更智能的自动泊车”。Wasson强调，TI是唯一提供在一颗单芯片上集成前端、DSP和MCU的雷达解决方案的公司，也是唯一一家大规模量产毫米波雷达芯片的公司。Wasson说：“我们的竞争对手，其它硅器件供应商在宣传CMOS毫米波雷达芯片，但是我们还没有在市场上看到它们的产品。如果要在2020年的车辆中看到这些产品，那现在就需要先实现雷达芯片的大规模量产。”

成像雷达值得注意的是，TI正在将其雷达芯片扩展到成像应用。在传统的雷达应用中，雷达发射无线电波，接受反射波，然后利用这些信息来创建物体位置和运动的数据。而成像雷达则利用这些反射波来创建一幅图像。当无线电波从物体反射回来时，反射波会根据物体的状态而改变，包括无线电波传输的距离，末端物体的种类等。利用这些捕获的数据，计算机便能创建目标物体的3D或2D图像。

TI成像雷达探测车辆

TI在今年的CES消费电子展上展示过一款这类成像雷达。通过级联4个单芯片AWR1243雷达前端器件，能够提供高达1.6°的角度分辨率，并能探测250 m以外的车辆。Wasson 称，AWR1243中集成的DSP能够将无线电波捕获的数据转译为点云图。

TI成像雷达探测行人

TI级联雷达传感器创建的图像System Plus Consulting（Yole旗下子公司）RF和先进封装部门项目经理Stéphane Elisabeth表示，TI的产品组合中也包括没有MCU和DSP的简款雷达芯片。他说：“相比其竞争对手的产品，其中一个优势是简化的芯片堆栈。事实上，根据应用（成像、中距离雷达或远距离雷达），收发器可以通过瀑布效应堆叠（一种级联方式），提供更大更强的传感性能。”Elisabeth 补充说，TI的雷达芯片采用了标准的FCBGA（倒装芯片球栅阵列）封装，带来了输出功率更高的低成本传感器解决方案。而其竞争对手，则采用了先进的封装技术，例如eWLB（嵌入式晶圆级球栅阵列）封装。成像雷达已经逐渐成为一项热门技术。其优势包括能够在目标被障碍物遮挡的情况下运行，能够穿透地面（沙子）、水或墙壁。

Wasson称，一大波创业公司正积极响应Tier 1和OEM厂商发出的RFQ（采购报价请求），积极投身成像雷达的开发。这些创业公司中包括两家均来自以色列的Vayyar Imaging和Arbe Robotics。据麦姆斯咨询此前报道，Vayyar Imaging宣布开发出了一款雷达系统，能够透视墙壁，绘制从单个物体到整个工厂楼层的所有图像。Arbe Robotics则据称在其雷达系统中改进了即时定位和地图构建（SLAM）算法。其嵌入式处理器中运行的软件，能够每秒创建50次点云图，定位车辆25次，同时物体间具有一定的分辨率。但Wasson指出，这两家创业公司提供的成像雷达解决方案都在一个黑匣子中，跟Intel/Mobileye提供给客户的视觉处理解决方案很像。而TI则能根据客户需求，提供更加灵活的成像雷达产品解决方案。

雷达拓展工业应用

TI很有信心，其毫米波传感器将改变雷达传感器的工业应用。TI称，对于建筑自动化，开发商可以通过使用一款毫米波雷达传感器，应用“人数统计和跟踪”参考设计。Wasson表示，“通过监测采集范围内人员的大幅和小幅运动、速度和角度数据，开发商可以实现更智能的建筑系统，包括制热、通风和空调（HVAC）、照明、电梯等。”

关键词:德州仪器 毫米波 雷达 处理器

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编辑：甘立人

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