TI 首席技術官Ahmad Bahai:TI 毫米波技術如何讓人們看的更清晰
發布時間:2018-08-02 責任編輯:xueqi
【導讀】一直以來,許xu多duo技ji術shu領ling先xian的de廠chang商shang都dou致zhi力li於yu開kai發fa高gao度du集ji成cheng的de雷lei達da視shi覺jiao技ji術shu,實shi現xian精jing準zhun且qie不bu受shou環huan境jing噪zao音yin影ying響xiang的de效xiao果guo。一yi架jia巨ju大da的de飛fei機ji在zai屏ping幕mu上shang隻zhi能neng呈cheng現xian為wei一yi個ge點dian,那na已yi經jing是shi過guo去qu的de老lao舊jiu雷lei達da屏ping幕mu了le。現xian如ru今jin,采cai用yongTI獨特毫米波技術的毫米波傳感器,可以幫助我們看到具有詳細輪廓的物體並對其進行分類,實現“眼見為實”。

想象一下,一個靈敏的機器即使在充滿灰塵、黑暗、霧氣或下雨等惡劣條件下也能避開障礙;一個安全係統,可以透過牆壁看到入侵者;一架無人機可以檢測到肉眼看不到的高架電纜;一個安裝在手術工具尖端的微型雷達可以檢測到生物質;又或者一個微型傳感器可以監測動脈壁和聲帶運動。

這種機器視覺依賴於複雜的互補計算方式,在汽車、工廠自動化、樓(lou)宇(yu)自(zi)動(dong)化(hua)和(he)醫(yi)療(liao)等(deng)領(ling)域(yu)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong),通(tong)常(chang)被(bei)用(yong)於(yu)形(xing)成(cheng)精(jing)確(que)的(de)物(wu)體(ti)圖(tu)像(xiang)。主(zhu)動(dong)傳(chuan)感(gan)器(qi)是(shi)傳(chuan)輸(shu)一(yi)個(ge)或(huo)多(duo)個(ge)波(bo)流(liu),並(bing)智(zhi)能(neng)地(di)將(jiang)反(fan)射(she)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)圖(tu)像(xiang)。(閱讀我們的白皮書了解更多關於TI毫米波雷達技術,《毫米波雷達:在邊緣地帶實現更高的智能自主性》。)
革新者
當然,無線電探測和測距(雷達)bingbushixindejishu。meiyicijiashiyuanzizhujinxingcaozuohemeiyicizizhuxunhangkongzhidefeixingrenwudouxuyaoleidaxitongdecanyu。zheyigainiandanshengyudiercishijiedazhanqijian,congnayihoubeiguangfanshiyong。zheyigainianbujinjinzaijunshiyongtufangmianqidaolekaichuangxingdezuoyong,duiqitalingyudeyingyongyeyoujudagongxian。zhurukongzhonghedimianjiaotongkongzhi、地麵和地下測繪、天氣預報、汽車高級駕駛員輔助係統(ADAS)以及醫療監控等應用都在配置電磁(EM)測距。

雖(sui)然(ran)諸(zhu)如(ru)超(chao)聲(sheng)波(bo)測(ce)距(ju)和(he)成(cheng)像(xiang)等(deng)低(di)頻(pin)率(lv)的(de)技(ji)術(shu)已(yi)經(jing)普(pu)遍(bian)應(ying)用(yong),並(bing)且(qie)成(cheng)本(ben)可(ke)被(bei)接(jie)受(shou),但(dan)它(ta)局(ju)限(xian)於(yu)短(duan)距(ju)離(li)範(fan)圍(wei)內(nei)。而(er)雷(lei)達(da)擁(yong)有(you)廣(guang)泛(fan)的(de)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei),從(cong)300 MHz到300 GHz,包括78-81 GHz廣泛用於汽車應用,60 GHz用(yong)於(yu)工(gong)業(ye)應(ying)用(yong)。在(zai)低(di)頻(pin)時(shi),電(dian)磁(ci)傳(chuan)播(bo)衰(shuai)減(jian)較(jiao)小(xiao)。低(di)頻(pin)雷(lei)達(da)可(ke)以(yi)覆(fu)蓋(gai)很(hen)長(chang)的(de)距(ju)離(li),但(dan)需(xu)要(yao)大(da)型(xing)天(tian)線(xian)或(huo)多(duo)個(ge)天(tian)線(xian)才(cai)能(neng)彌(mi)補(bu)有(you)限(xian)的(de)精(jing)度(du)和(he)角(jiao)度(du)分(fen)辨(bian)率(lv)。頻(pin)率(lv)越(yue)高(gao),衰(shuai)減(jian)越(yue)大(da),但(dan)分(fen)辨(bian)率(lv)和(he)精(jing)度(du)同(tong)樣(yang)與(yu)之(zhi)增(zeng)長(chang)。而(er)且(qie),在(zai)更(geng)高(gao)的(de)頻(pin)率(lv)下(xia),無(wu)線(xian)電(dian)、基(ji)帶(dai)和(he)天(tian)線(xian)的(de)集(ji)成(cheng)更(geng)加(jia)實(shi)用(yong)。在(zai)超(chao)高(gao)頻(pin)率(lv)下(xia),光(guang)學(xue)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)分(fen)辨(bian)率(lv)是(shi)無(wu)法(fa)被(bei)比(bi)擬(ni)的(de),然(ran)而(er)在(zai)超(chao)高(gao)頻(pin)率(lv)下(xia)光(guang)學(xue)傳(chuan)感(gan)器(qi)存(cun)在(zai)被(bei)周(zhou)圍(wei)的(de)障(zhang)礙(ai)物(wu)模(mo)糊(hu)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)。
然而直到最近,由於成本、技術複雜性和精確性等原因,雷達在許多汽車和工業應用中無法廣泛使用。但是德州儀器的CMOS芯片上的單片式毫米波感測解決方案可以改變這一挑戰。
使用方便
曾經,部署雷達需要大量的射頻(RF)設計和專業知識。將天線、射頻、模擬、數字處理器和適當的接口等準確地進行集成,需要昂貴和繁瑣的設計。
但dan是shi現xian在zai,我wo們men的de集ji成cheng雷lei達da芯xin片pian帶dai來lai了le許xu多duo創chuang新xin性xing的de即ji插cha即ji用yong解jie決jue方fang案an。除chu了le標biao準zhun的de汽qi車che應ying用yong之zhi外wai,許xu多duo工gong業ye和he商shang業ye應ying用yong也ye可ke以yi從cong簡jian單dan易yi用yong的deTI毫米波傳感器中獲益。集成DSPheweikongzhiqidexiaolvhebianlixingjiangtigongduozhongyongtu。takeyitongguoshishijiankongjiuzhengqianduanyichangqingkuanglaitigaozhengtixingneng。ciwai,tahaizhuanmentigongyigexinpianshangdepingtaiyongyubendiyingyongchengxuheshujufenxi。

例li如ru,無wu人ren機ji上shang的de嵌qian入ru式shi毫hao米mi波bo傳chuan感gan器qi可ke以yi檢jian測ce農nong業ye土tu壤rang和he作zuo物wu的de品pin質zhi。工gong業ye化hua學xue品pin儲chu罐guan內nei的de傳chuan感gan器qi可ke以yi檢jian測ce液ye位wei和he蒸zheng汽qi密mi度du。帶dai有you集ji成cheng分fen析xi引yin擎qing的de傳chuan感gan器qi可ke以yi檢jian測ce、統計和分析人員的移動。一個微小的傳感器可以監測病人的心跳和呼吸模式。貼片中的一係列TI haomibochuanganqikeyizaishunjianjiujiancedaohexintiwenhedongmaibidezhuangkuang。zaiyixieyingyongzhong,jichengshebeishenzhikeyitidaichaoshengbochuanganqi,tongshizaiqichebaoxiangangshangtigonggengduogongneng。
可擴展性
雷達技術已經在很多方麵施展作用。遠程窄射線雷達需要不同的天線配置和更高的功率。例如,中、遠距離範圍內高級駕駛員輔助係統(ADAS)雷達能夠以毫米級的精確度探測遠至250米處的物體。具有較寬波束的短程TI毫米波傳感器用於近距離檢測,例如檢測汽車附近的物體或工業應用中的液位檢測。

雷達係統根據範圍(距離),頻率(速度)和角度(角度分辨率)在三維空間中檢測物體。雷達的角分辨率取決於天線的孔徑。在模塊上使用多個天線可以提供更高的角度分辨率。發射功率、信號波形、天線數目和處理能力的可擴展性使得TI毫米波傳感器可以被廣泛地應用。
由(you)集(ji)成(cheng)的(de)強(qiang)大(da)處(chu)理(li)器(qi)運(yun)行(xing)的(de)邊(bian)緣(yuan)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)可(ke)以(yi)為(wei)邊(bian)緣(yuan)處(chu)的(de)模(mo)式(shi)識(shi)別(bie)和(he)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)算(suan)法(fa)提(ti)供(gong)數(shu)據(ju)分(fen)析(xi)。邊(bian)緣(yuan)處(chu)理(li)技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)使(shi)機(ji)械(xie)手(shou)臂(bi)在(zai)本(ben)地(di)處(chu)理(li)傳(chuan)感(gan)器(qi); LIDAR技術、雷達圖像定位處理、 以及能夠檢測工業罐中危險因素的TI毫米波光譜傳感器也都是邊緣處理的例子。
時間、頻率、空間
除(chu)了(le)飛(fei)行(xing)時(shi)間(jian)之(zhi)外(wai),由(you)發(fa)送(song)器(qi)和(he)反(fan)射(she)器(qi)的(de)相(xiang)對(dui)速(su)度(du)引(yin)起(qi)的(de)頻(pin)率(lv)的(de)改(gai)變(bian)可(ke)以(yi)由(you)雷(lei)達(da)係(xi)統(tong)拾(shi)取(qu)。執(zhi)法(fa)人(ren)員(yuan)利(li)用(yong)這(zhe)些(xie)係(xi)統(tong)來(lai)檢(jian)測(ce)超(chao)速(su)駕(jia)駛(shi)的(de)違(wei)規(gui)者(zhe)。
雷(lei)達(da)以(yi)調(tiao)製(zhi)波(bo)形(xing)連(lian)續(xu)發(fa)送(song)信(xin)號(hao)。這(zhe)種(zhong)被(bei)稱(cheng)為(wei)頻(pin)率(lv)調(tiao)製(zhi)連(lian)續(xu)波(bo)的(de)高(gao)級(ji)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)算(suan)法(fa),以(yi)時(shi)間(jian),頻(pin)率(lv)和(he)空(kong)間(jian)三(san)個(ge)維(wei)度(du)聯(lian)合(he)接(jie)收(shou)波(bo)形(xing),以(yi)合(he)成(cheng)物(wu)體(ti)的(de)圖(tu)像(xiang)。與(yu)照(zhao)相(xiang)機(ji)不(bu)同(tong),這(zhe)些(xie)圖(tu)像(xiang)是(shi)物(wu)體(ti)的(de)輪(lun)廓(kuo),這(zhe)也(ye)避(bi)免(mian)了(le)關(guan)於(yu)隱(yin)私(si)方(fang)麵(mian)的(de)擔(dan)憂(you)。
分布式傳感器可以監視更廣闊的視野並解決處於相同距離但不同位置的物體。一係列同步傳感器已經部署在高成本的逆合成孔徑雷達(ISAR)中。采用CMOS TI毫米波解決方案,合成陣列隻需孔徑雷達(ISAR)的一小部分成本和複雜性,就可以提供能夠高速高分辨率成像的大孔徑。

設想一下汽車保險杠上安裝多個TI毫米波傳感器,可以辨別出1度du距ju離li範fan圍wei內nei的de物wu體ti。現xian代dai雷lei達da采cai用yong微wei型xing多duo普pu勒le雷lei達da和he級ji聯lian雷lei達da,通tong過guo機ji型xing詳xiang細xi的de輪lun廓kuo刻ke畫hua和he分fen類lei來lai查zha看kan物wu體ti。它ta可ke以yi確que定ding一yi個ge物wu體ti是shi卡ka車che、小xiao型xing車che輛liang還hai是shi人ren。多duo個ge分fen布bu式shi傳chuan感gan器qi的de陣zhen列lie處chu理li和he傳chuan感gan器qi融rong合he可ke以yi提ti供gong高gao分fen辨bian率lv圖tu像xiang,但dan涉she及ji大da量liang數shu據ju並bing且qie需xu要yao大da量liang帶dai寬kuan。本ben地di信xin號hao處chu理li器qi可ke以yi消xiao除chu對dui中zhong央yang處chu理li器qi高gao速su接jie口kou的de需xu求qiu。
我們將繼續致力於提高分辨率,並結合複雜的算法,如同時定位和測繪以及合成孔徑雷達,使其成為主流成像技術。未來,雷達與LIDAR的結合可以為更多應用提供最佳的視覺解決方案。
半導體技術的創新超越了射頻、模(mo)擬(ni)和(he)數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)處(chu)理(li),帶(dai)來(lai)了(le)毫(hao)米(mi)波(bo)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)變(bian)革(ge)。過(guo)去(qu)僅(jin)限(xian)於(yu)小(xiao)型(xing)防(fang)禦(yu)和(he)空(kong)間(jian)應(ying)用(yong)的(de)雷(lei)達(da)係(xi)統(tong)現(xian)在(zai)已(yi)部(bu)署(shu)在(zai)汽(qi)車(che)和(he)工(gong)業(ye)應(ying)用(yong)中(zhong)。這(zhe)些(xie)技(ji)術(shu)開(kai)闊(kuo)了(le)我(wo)們(men)的(de)視(shi)野(ye)並(bing)提(ti)供(gong)了(le)巨(ju)大(da)的(de)創(chuang)新(xin)機(ji)會(hui)。
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