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德州仪器低功耗60GHz高精度雷达传感器
2023-02-10 439次

  基于雷达的传感器集成电路 (IC) 得益于其远距离探测能力、高运动灵敏度和隐私保护的特性,成为一种常用的传感技术。凭借其高精度,雷达传感器广泛的应用在在汽车和工业市场中,例如盲点检测、碰撞检测、人员存在和运动检测等应用。

  近年来,60GHz 和 77GHz 雷达传感器取代了 24GHz 雷达传感器,具有更高的分辨率、更高的精度和更小的外形尺寸。60GHz 和 77GHz 雷达频段还支持了多种新的应用,例如车辆中的儿童存在检测和医院中的老年人跌倒检测。

  尽管具有雷达传感的独特优势,但高性能 60GHz 和 77GHz 片上系统传感器以前在功耗预算紧张的应用中会受到限制。IWRL6432 和 AWRL6432 等新型雷达传感器因采用低功耗架构使得功耗更低,可以支持在工业、个人电子产品和汽车应用中使用雷达。低功耗雷达内置休眠模式和提供高效的运行占空比,能够让传感系统检测到运动,并智能地决定采取行动的时机,其功耗预算在 5mW 以内。这些特点能够让高性能雷达传感应用于电池供电的应用和线路功率有限的应用,而这在以前是无法实现的。

  在本文中,我们将探讨家庭、工厂、个人电子产品和汽车设计如何从低功耗雷达传感器中受益。


  用于楼宇自动化的低功耗雷达传感

  实现下一代更智能、更高效、更安全、更舒适的家庭、城市和办公空间需要环保意识和人工智能。IWRL6432 等传感器有助于满足对于更节能、更智能的传感的设计需求。这些器件支持深度睡眠模式,在较低占空比下的平均功耗仅为 2mW 至 5mW。这一特性对于需要长时间连续传感的家庭和楼宇来说至关重要。尽管功耗低于前几代毫米波 (mmWave) 雷达传感器,这些新型低功耗器件仍然可以通过片上数据处理功能提供现代智能家居和城市应用所需的智能化,从而实现边沿的运动检测、手势识别和决策。


 支持的应用的示例包括:

  运动和存在检测,实现家庭和办公环境安全。

  智能恒温器和暖通空调系统,通过检测人员占有率实现自动气温控制。

  割草机、吸尘器和服务机器人,即使在黑暗中也能感知小物体,并通过更高的效率为用户提供更多的舒适度。


德州仪器低功耗60GHz高精度雷达传感器

  图 1:楼宇自动化传感应用(可视门铃和家用安防摄像头)


  用于工厂自动化的低功耗雷达传感

  为了满足全球运输的需求,制造商需要提高制造过程自动化和智能运输的效率。智能可靠的传感器将构建一个安全网,使机器能够快速准确检测到物体,同时实现人机之间更安全的交互。

  配备传感器的自动导航车 (AGV) 和自主移动机器人 (AMR) 可以检测到障碍物(包括人类),并沿着计划的路线从 A 点移动到 B 点。TI 的低功耗毫米波传感器可延长 AGV 和 AMR 的工作时间,同时其较低的成本可以促进该技术的普及。

  在住宅环境中,机器人割草机和吸尘器中搭载的 IWRL6432 传感器可以检测到其他传感技术无法检测到的较小障碍物。较低的功耗可实现更长的工作时间,降低电池充电需求。


德州仪器低功耗60GHz高精度雷达传感器

德州仪器低功耗60GHz高精度雷达传感器

  图 2:工厂自动化中的传感用例(割草机、物流机器人、吸尘器)


 用于个人电子产品的低功耗雷达传感

  通过集成小型 60GHz 雷达传感器,笔记本电脑现在可以感知旁观者的存在。电视机可以检测人的存在并自动开机,还可以检测手势并提供个性化的用户体验。健身设备和智能手表可以估算心率和呼吸频率,提供健康相关信息,使人们采用更健康的生活方式。


德州仪器低功耗60GHz高精度雷达传感器

德州仪器低功耗60GHz高精度雷达传感器

  图 3:个人电子产品中的传感用例(笔记本电脑、电视和家庭影院系统、条形音箱)


  用于汽车车内应用的低功耗雷达传感

  越来越多的汽车制造商正在将传感器引入车辆中用于车内存在检测和监控,部分原因是欧盟新车安全评鉴协会 (Euro NCAP) 等组织提出了相关安全法规。从 2025 年开始,Euro NCAP 将对能够在车辆停车后感知和提醒有儿童留在车内的车辆给予更高评分。

  低功耗 60GHz 毫米波雷达传感器可以帮助汽车原始设备制造商(OEM)满足 Euro NCAP 等法规要求,同时可以通过扩展单个传感器实现多功能来优化传感器系统的总成本,如图 4 所示。

  高性能 60GHz 雷达传感器因其检测灵敏度和运动分类能力,在车内应用中具有良好表现。但它们需要满足超低功耗要求,才能取代当今通常用于入侵检测的超声波传感器。


德州仪器低功耗60GHz高精度雷达传感器

  图 4:使用 60GHz 雷达传感器进行持续车内监控的示意图


  低功耗 60GHz 雷达传感器将在以前功耗预算紧张使得传感使用受限的市场中支持新的传感应用。随着这个领域的不断创新,设计工程师可以开发体积更小、功能更强大的应用,使我们的世界、我们的家庭和建筑更加智能。

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