2017年有超過(guò)2億顆24GHz BSD(盲點(diǎn)偵測)傳感器出貨，如圖1全球24GHz BSD(盲點(diǎn)偵測)需求趨勢所示。其中現有上量的源頭是來(lái)自于汽車(chē)工業(yè)。

 

圖1：全球24GHz BSD需求趨勢。(圖片來(lái)源：英飛凌半導體)

 

每個(gè)國家對從2.4GHz到200GHz這些頻段都有不同的定義，現在微波爐應用集中在是2.4GHz、5G部分有sub-4GHz、汽車(chē)是77GHz。

 

在工業(yè)和自動(dòng)化領(lǐng)域，越來(lái)越多的新興應用采用毫米波解決方案進(jìn)行感測，大多選用的是24GHz和60GHz，這個(gè)頻段已經(jīng)被分配給工業(yè)領(lǐng)域免費使用，在各個(gè)不同的國家和法規上面屬于定義明確的頻段。如圖2所示：

 

圖2：雷達的頻段越高，波長(cháng)越短，波長(cháng)越短，它的分辨率和準確度會(huì )越高，這是雷達波的特性。(圖片來(lái)源：英飛凌半導體)

 

其中，24GHz在空間和運動(dòng)的感測方面，被廣泛的用于智慧家庭、智能開(kāi)門(mén)系統、智慧建筑、工業(yè)機器人或者是智慧型工業(yè)等。

 

圖3：借助24GHz雷達實(shí)現空間和運動(dòng)感測。

 

60Ghz則頻率更高波長(cháng)更短，除了上述應用，還適合做一些生命特征感測。“我們的客戶(hù)有人通過(guò)雷達偵測心跳或者是呼吸。”英飛凌電源管理及多元化市場(chǎng)事業(yè)部大中華區射頻及傳感器部門(mén)總監麥正奇在第七屆EEVIA年度中國ICT媒體論壇暨2018產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望研討會(huì )上指出，“它的探測距離可以更遠，因為天線(xiàn)設計比較靈活，能夠為不同場(chǎng)景做不同的天線(xiàn)設計。”

 

高頻段的天線(xiàn)大小可以設計的比較小一點(diǎn)，對光或者外界環(huán)境不受干擾，用于人機互動(dòng)有著(zhù)比較先天的優(yōu)勢。

 

“60GHz是穿透性，所以你可以將其設計在產(chǎn)品下面，針對物品移動(dòng)或者手勢變化，其7GHz的帶寬可以更精準做出偵測或回饋。”麥正奇指出，“它可以用在非接觸手勢控制，例如實(shí)現可穿戴設備的手勢控制。”

 

如果把60GHz集成在智能音箱里面，那么可以用來(lái)偵測人的近/遠，或者人的手勢變化，從而實(shí)現更好的人機交互。

 

圖4：借助60GHz雷達實(shí)現空間和運動(dòng)感測。

 

“我們做出來(lái)的60GHz很多是手勢識別應用，它的距離可能是30公分以?xún)?，但如果在天線(xiàn)的設計上面有做改變，它距離可達10米以上。”麥正奇指出。

 

谷歌和英飛凌的合作項目Project Soli，就是利用英飛凌提供的60GHz雷達傳感器監測空中手勢動(dòng)作，從而追蹤亞毫米精準度的高速運動(dòng)。去年，英飛凌開(kāi)始優(yōu)化第二代微波天線(xiàn)集成雷達手勢識別傳感器Soli-C。

 

圖5：谷歌和英飛凌的合作項目Project Soli。

 

雷達在應用領(lǐng)域有著(zhù)無(wú)限的可能，在中國市場(chǎng)，EDN電子技術(shù)設計已經(jīng)報道了不少24GHz/60GHz的方案在安防應用、盲點(diǎn)偵測和智能家居應用中的成功案例。

 

“我們每天都會(huì )看到一些新的應用，包括醫療、工業(yè)、或者人機交互。如果我很單純以生意或市場(chǎng)層面以量作為考量，我認為最大的應用可能是人機交互或者手機。”麥正奇透露。

 

毫米波雷達的挑戰

 

毫米波的首要挑戰，是面對已有的競爭技術(shù)，畢竟業(yè)界已經(jīng)有紅外線(xiàn)、激光雷達等解決方案在市場(chǎng)站穩了腳跟。

 

其次就是定制化算法。不同的應用要有不同的算法，不同的算法要有不同的專(zhuān)家來(lái)做研發(fā)，這為設計帶來(lái)了門(mén)檻，。

 

還有就是法規。毫米波是一個(gè)比較高頻的頻段，在其無(wú)線(xiàn)電規范上每個(gè)國家/地區所制定的法規和后面的政策還沒(méi)有完整的被定義，尤其是那些還沒(méi)有真正被大量使用的波段。這些都是需要進(jìn)一步跟進(jìn)和探討的。

 

附錄：關(guān)于雷達的原理和實(shí)現方式

 

雷達利用無(wú)線(xiàn)電波來(lái)探測存在、方向、距離和速度，除了汽車(chē)，這些用途可以拿來(lái)做很多不同的應用。

 

 

速度——利用多普勒效應可以計算出移動(dòng)的速度；

 

范圍/目標距離——利用電磁波或者是FSK等方式去做一些演算；

 

角度/目標方向——根據天線(xiàn)的相位差計算出；

 

目標位置——根據一些調頻連續波FMCW的演算方式來(lái)計算出。
 

雷達的硬件部分，包括發(fā)射器、接收器、以及信號處理，下圖中板子的背面做了天線(xiàn)，負責把電能轉化成電磁波。

 

 

雷達在硬件上面完成之后，很重要的一部分是怎么去演算和應用這些演算法得到想要的結果，軟件也是雷達最主要的方面。還有必須的GUI界面。這兩部分是除了硬件之外必須要有的工具。

 

取決于雷達功能和雷達可支持的運行模式，雷達可以在多種不同模式下工作。下面列出了三種主要的工業(yè)雷達運行模式。

 

 

未來(lái)演算法還會(huì )不斷地增加，復雜度也會(huì )不斷地增加。

 

本文轉載自電子技術(shù)設計。

 

 

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