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大大咧咧两码中特:TI毫米波傳感器全面覆蓋工業自動化、自動駕駛與安防市場

香港正版两肖两码中特 www.ccdqo.icu 2019年05月20日 10:56:47 來源:國際工業自動化

ADAS無人駕駛的興起,催生了傳感器的需求,據相關統計,2018年全球毫米波雷達需求突破20億美元,同時毫米波雷達在工業和安防領域也正在迎來自己的春天,增量市場正在呈現多元化的態勢。

在4月舉辦的TI德州儀器工業月活動上,德州儀器中國嵌入式產品系統與應用總監蔣宏向本站記者展示其毫米波雷達方面的相關應用,相比3DTOF和視覺成像等光學技術,毫米波雷達覆蓋范圍更遠,擁有更強的穿透力,在中遠距離以及移動物體內識別方面具有一定優勢,且同一應用中安裝數量相對較少,改進后的毫米波能夠適合大范圍內的多點識別類的應用,目前TI德州儀器公司已將毫米波傳感器導入至工業,汽車與安防市場。

TI毫米波的優勢

仔細觀察就會發現,自動駕駛市場對于毫米波的發展起到了推波助瀾的作用,毫米波最大的特點是對運動的物體敏感,輕微的運動,亦可快速被探測到。相比圖像處理,毫米波更加節約計算資源,據蔣總監介紹,TI芯片有硬件加速,配合片內的DSP直接將噪音背景都過濾掉。關鍵提取信息一般會提前預設。

通過多維度的衡量,比如走路的頻率或手臂擺動幅度,TI毫米波芯片可以利用算法提取特征信息,然后分類標定,過濾掉一系列噪聲,直接抓取出最終的識別目標。

先斷定是否是人,然后分辨A或者B。傳感器可識別人員數量,人員位置以及更多信息。此外,人和動物都可以進行區分。

目前ADAS技術非常依賴于毫米波,并在結構上實施了長短距測量,TIAWR1X和IWR1X傳感器產品組合比目前市場上24G毫米波解決方案高出許多倍的感測精度,TI全新毫米波軟件開發套件SDK擁有豐富的算法和軟件庫,可以讓工程師在30分鐘內開始應用開發工作。TI,的60GHz、77GHz兩個頻段的毫米波雷達分別對應工業與汽車市場。TI的毫米波芯片可以將雷達的輻射做到了低于我們目前常用的Wi-Fi路由器的水平,同時相比于2.4GHz、5GHz的頻段,目前TI的高頻段(60Ghz、77Ghz)產品60%以上的輻射會直接被人體表面皮膚反射掉而不會進入人體。

此外TI毫米波產品頻率可穿透石膏板或塑料板,方便放置于在空調內,或者車輛保險杠的內部。不影響終端產品造型美觀,避免鉆孔。目前的目標市場面主要是ACC(自巡航)、ACW(前向防撞),同時TI也開發了一些新的應用,如車內手勢控制和體征檢測,睡眠呼吸頻率監測,當駕駛員反常狀態的時候,汽車可以達成預防性停駛。

TI毫米波Demo展示

現場的Demo展示中,TI面向工業自動化,安防及汽車等行業應用中,以低功耗,長距離,傳感融合方案為切入點。視覺系統與毫米波雷達實現優勢互補,毫米波抗干擾力強,有極強的穿透力,對動態物體識別速度快,但目標的空間角度分辨率相比攝像頭較低;視覺系統空間角分辨率高,但容易受光照條件等的外界因素影響。結合二者優勢的方案則更有利于目標識別。

機械手臂方案

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機器視覺僅通過光源并不能夠滿足焊接電火花環境內的精準識別,但采用了IWR1642毫米波雷達則完全不受光的影響,演示中的機械臂,曾出現在慕尼黑電子展上,可以探測周圍?;と松戇踩?,這些機器極其需要感知周圍環境。AGV(倉儲機械人)需要通過靈敏的感知找出路徑,避免碰到人。

體征監測

TI展示了體征檢測的應用。通過毫米波偵測呼吸和心跳,以此開發非接觸式的儀器,毫米波對于動態的識別非常敏銳,完全可以由此檢測非常細微的運動,比如由呼吸和心跳在人胸口表面皮膚產生的即便是很細微的起伏,都可以測出來。TI毫米波芯片針對此類應用,對細微運動的探測精度可以達到微米級,擁有目前業界非常精準的探測精度。目前TI主要提供應用的框架,和原始數據接口。

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戶外50M范圍人員檢測方案

在夜晚的環境TI毫米波可以檢測到50M以外的運動物體,由于光線的限制,視覺系統此時可能已經失去作用??梢贍勘暌壞┙詠擠狼?,很快就會被探測。具體應用可根據實際需要調節從50m到150m不等。

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在安防領域,傳感融合更有利于破案,融合攝像頭和毫米波可搜集到所有的細節。TI毫米波還具有預警功能,如果發生危險了,不論白天黑夜,都可實現功能。而結合攝像頭,可為刑偵提供回放。TI產品可根據需求進行調配,目前支持三發四收,探測距離可以自由設置,根據應用可以選擇,如果是家中的庭院,40-50米就可滿足,如果在公園或廠礦里做安防,可以設置至150米以外,根據應用對距離的要求進行調節。

為方便后期神經網絡的算法,TI新品將信息進行修剪,然后把有用的維度先提取出來,再做一些特征的選項。

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毫米波點云

高密度點云輸出一般被認為是激光雷達的強項,但其實TI毫米波雷達可以實現這一應用。實現點云可以車里兩側各放置一個雷達,車輛運動的過程中掃描,一秒鐘產生5萬個點,10秒鐘50萬個點。

蔣總介紹,對目標車輛的最遠檢測范圍一般在300m到260m之間,雨天會有小幅度浮動。相比其它方案毫米波更加可靠,毫米波雷達的成像性能也正在變得越來越強悍。

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單芯片汽車角雷達方案,角雷達方案

TI展示的角雷達方案,基本探測角度為水平120度,垂直方向30度毫米波演示探測角度是根據天線的形狀決定(天線的特性)。點云輸出是中間數據,使用什么角度的天線取決于具體應用。

這常見于無人機上,或一般的車角雷達或邊道輔助。目前毫米波的成本已經降低很多,從高端車到中低端車,都可能見到。

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AoP基于集成天線在封裝上的TI毫米波傳感器芯片

AoP(AntennaonPackage),TI的芯片將天線封裝在內部,可以把天線做得更小。對于三發四收的天線,TI把整個芯片的面積壓縮到只有指甲般大小。家電領域比較會喜歡TI新推出的AOP天線。TI會把整個設計的技術門檻降低。使用AOP芯片,系統BOM成本將變得很低。

傳感融合

傳感融合,是攝像頭與雷達二者優勢的融合,人員檢測,攝像頭將人找到,框起來,雷達則給出距離、速度等信息。物體檢測時,視覺的維度的信息和雷達維度的信息相融合,會讓目標偵測更加準確。舉一個最簡單的比方,在車里,如果用攝像頭對1:1的車輛照片識別,如果照片質量足夠好,系統可能會認為目標是一輛真車。而毫米波檢測的時候先判斷是不是金屬材料。這樣準確度就提升了。通過提前預設,達到定制化的需求,如果目標只是人,那么可以通過預設過濾掉其他物體。

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融合的需要取決于應用。點云的輸出,在芯片里通常有幾百個點構成一個人的輪廓,而那些反射點上面的位置、速度XYZ以及加速度信息都已經在單芯片內處理計算出來了。取決于這些應用的需求,如果這些信息夠了,TI毫米波單芯片的點云信息輸出就足夠用了。

融合方案VR游戲里也比較適用,當動作過快或慢,攝像頭都很難做出很準確的判斷。而毫米波因為感知維度多,可以豐富不同的功能。

級聯方案

TI的級聯方案把目標探測的角分辨率提升了,目前可以做到1度。如果終端產品很小,評估板有四片同時級聯在一起工作,相當于虛擬192根天線,會把整個空間分辨率、角度分辨率提升。級聯是四片,是并聯在一起工作的。當點,角分辨率較高的時候,實現成像。當點很多的時候,譬如1000個以上,就可以看出被測物體的輪廓。

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手勢檢測

手勢檢測方案演示,可裝在開關后面,或空調里進行手勢控制。手勢演示用到神經網絡,。主要目的是幫助將信息提取出來,將一些有用的維度先提取出來,再做一些特征的選項。

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體征探測

體征探測方案的演示做的是呼吸和心跳的體征,屏幕顯示心跳88次,呼吸22次。

通過偵測人體位移,即便心跳很微弱TI毫米波也能測試。由于信息頻率不一樣,從頻譜里分析,比如人類的心跳,一般人是50-120次/分鐘,呼吸一般是20次,所有這些信息都可感知出來,做頻譜的分析,判別那些屬于呼吸的,哪些屬于心跳的。

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目前這些方案車里DMS和智能家居將是主要市場,呼吸和心跳代人的狀態。TI毫米波芯片用一顆DSP就可以完成包括手勢、人體的檢測,目前方案基于600M的DSP。做到了貨真價實的單芯片方案。并且在25幀/秒、,功耗維持在1W、2W的水準,如識別距離在5米以內,發射功率繼續降低,功耗可以進入更低的水平。

車廂內人員與方位檢測

圖片里顯示的是雷達“熱圖信息”的輸出,實現車廂內的人員檢測,兩個座位,如果有人毫米波是可以檢測。而且這里能拿到雷達的原始數據(熱圖信息),人到哪里,亮點就會跟隨到哪里。這個應用可以防止小孩或寵物落在車內,從而避免一些危險情況的發生。

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目前對比市場上其他方案毫米波在成本及最終應用的效果優勢很多,毫米波的探測維度,從距離、速度、加速度等指標來區別探測目標。對于樓宇內部,TI毫米波可應用于電梯、樓道里,比如電梯轎箱里,檢測轎廂里面的進出人數,轎箱的空間大小,還可以辨別人數。安裝TI毫米波的轎廂,可以精確知道電梯余留下多大的空間,可供載乘的人數,并設定在哪一樓層???。TI毫米波還可幫助控制速度,替代每一層目前設置的接近傳感器。當兩個轎箱上下運行時,裝毫米波兩個傳感器就可掌握整個空間內的運行速度和位置,從而實現整套系統的簡化。

由于TIRFCMOS技術,使毫米波傳感器實現了更小的尺寸,成就了更高的集成度,將相關單元ADC,MCU,DSP等實現了高度集成,為開發者預留出更多的設計空間。


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