现在是一个智能化的时代，智能化、AI等正加速进入到我们的生活。在这个背景下，非常多的感知技术需要进一步加强。很多大家熟悉的，如摄像头，目前很流行的云，都有很多测量的需求，在恶劣或特殊环境下，对穿透等特征的检测，毫米波（mmWave）是一个非常合适的技术，而且在某些层面上，毫米波是唯一能够实现特殊功能的技术，这也是为什么大家会对毫米波雷达感兴趣的原因。
以前，当提到毫米波雷达的时候，大家会觉得是一个高大上的技术，例如24GHz、77GHz、还有整个硬件设计的各个方面。今天，情况发生了不小的改变，市场上出现了集成有发射、接收、传感器等功能的解决方案。
德州仪器（TI）是较早关注毫米波这个领域的厂商，据TI中国区嵌入式产品系统与应用总监蒋宏介绍，该公司有一个综合实验室，毫米波从开发到现在已经有8年时间了，其传感器相关技术一直在不断创新、发展。今年5月，TI推出了新型单芯片毫米波传感器。
该公司推出的这种单芯片方案采用RFCMOS工艺，尺寸为10.4mm，大概就像指甲盖那么大，毫米波从单芯片角度来讲，到目前为止，这是全球首家做这样产品的企业。基于77GHz这个频段，其在很多领域可以实现多种应用，包括汽车、工业。
据蒋宏介绍，TI做这样的单芯片方案，主要看重精度、功耗、成本这些指标。而该公司的这条产品线实现了精度的提高、功耗的下降，以及成本的节约，而且设计门槛也降下来了。
该产品线主要包括两个系列，一个是AWR，另一个是IWR，A就是automotive，I就是工业industrial。AWR分为12X，14X，16X；IWR分为14X和16X。
从自适应巡航控制（ACC)等舒适性功能、紧急刹车等安全功能，到诸如行人探测和360度感测的最新型应用，ADAS在过去5年飞速发展。此前，实现这些应用的毫米波传感器都是分立式的，即发射器、接收器和处理组件均为独立单元，这使得毫米波传感器的设计过程十分复杂，并且整个解决方案的体积庞大且笨重。
相对于基于传统锗硅（SiGe)的传感器技术，基于RFCMOS的雷达传感器引入了更高的数字和模拟集成度，以实现高输出功率、低功耗（比市面上现有解决方案低50%）和低相位噪声，从而用具有高精度和超高分辨率的感测功能为用户提供更加安全和先进的驾驶体验。
以AWR1243为例，后面的43，是表示3个发射器和4个接收器天线，1443也是3个发射器和4个接收器天线。采用调频连续波技术（FMCW）来做波形的发射与接收。
目前，毫米波雷达大量应用在汽车上，有前梁防撞，USB等多种应用。AWR系列主要用在车上，AWR124x在语音自助，机器巡航，自动驾驶领域都有广泛应用。
从产品的结构来讲，AWR124x还有一些应用，用户可以用4片，甚至是8片，它会大幅度提高对物体的探测精度，如果用8片，大概可以把方位角分为192个，像现在很流行的激光雷达。
目前有一种声音，用多片机的方式能不能取代激光雷达，因为毫米波雷达对于物体的穿透性是非常好的，激光雷达在适应各种天气情况下，性能都非常好，而且成本很低。因为AWR系列是单芯片，整个成本会降得非常低，所以，在整个性价比上，有很大的提升。
想象一下，当高速驾驶一辆具有自动巡航控制功能的车辆时，如果在特定距离或弯道上，汽车附近出现了任何障碍物，毫米波传感器可以在几毫秒内探测到这个障碍物。随后，中央智能系统将在100毫秒内警告驾驶员可能出现的危险，并提醒驾驶员采取必要措施。
如图所示，AWR1243是一款具有3个发射器和4个接收器天线的雷达前端传感器。这款器件针对的是诸如ACC和自动紧急刹车（AEB）等长距离和中等距离雷达应用，以实现自动驾驶。与它一同提供的还有CSI-2/信号 LVDS、I2C和SPI。该单芯片毫米波集成电路（MMIC）还具有一个内置的校准和监控引擎，并且可以与诸如TI TDA3处理器等外部处理器耦合。将多个AWR1243传感器级联在一起可以在自动高速公路驾驶的成像雷达等应用中轻松实现更远的距离和更佳的角分辨率。
图：AWR1243 毫米波收发器、视野范围和视域能力
伊诺交通中心的数据显示，大约90%的汽车事故是由人为错误导致，其中很多事故是由于驾驶员注意力不集中引发的。目前市面上已有的摄像头、24GHz雷达和超声波传感器可以解决这些问题，但是这些产品也许不是最佳选择。这也正是TI的77GHz单芯片数字信号处理器（DSP）集成解决方案能够大展拳脚的领域。我们的毫米波传感器可以在任何环境条件下工作，比如白天、夜晚、雪天、雨天、雾天和扬尘天气等，并且在小外形尺寸内，以低功耗提供高精度测量值。
相对于24GHz传感器，TI AWR1642传感器提供以下特性：
外形尺寸缩小33%
功耗减少50%
范围精度提高10倍以上
整体方案成本更低
如下图所示，AWR1642是一款高端单芯片毫米波传感器，具有2个发射和4个接收天线，针对短距离和超短距离应用，比如盲点探测、变道辅助、十字路口交通警示和车辆启停控制等。它具有CAN、CAN FD和SPI接口，以及1.5MB的片上内存，一个ARM® Cortex®-R4F和TI C674x DSP负责数据处理。
通过HIL接口可以将现场采集到的ADC原始数据反馈给传感器，从而实现数据的分析和算法开发，密码加速器将那些通过CAN/CAN FD接口发送给引擎控制单元的目标/原始数据进行加密。
ARM Cortex-R4F可以运行汽车开放式系统架构（AUTOSAR）、集群和跟踪算法。对于诸如快速傅里叶变换（FFT）和物体探测等信号处理密集型应用来说，C674x DSP可以执行定点和浮点运算以提升处理效率。
图：AWR1642单芯片传感器、视野范围和视域能力
在目前和未来的车辆设计中，诸如停车辅助、乘坐人员探测、车门/后备箱开启装置以及简单手势运动等接近度感测应用正在成为重要的组成部分。
AWR1443是一款可用于此类应用的77至81GHz高度集成雷达器件。下图中显示的这款AWR1443器件包括针对3个发射和4个接收天线的完整毫米波射频部分以及模拟信号链，并包含具有0.5MB片上存储器的用户可编程ARM Cortex R4F，以实现前端的自主运行。
图：AWR1443单芯片传感器
汽车在不断地演进，像侦测驾驶员的心跳呼吸，这个以前几乎没有人想过，而现在有很多车主有这方面的需求。
对此，TI提供了一套方案。图下图所示，为一个AWR系列的开发板，采集到人体的特征参数后，可以在屏幕上看到相应的心率和呼吸曲线。
蒋宏表示，我们一直在强调，因为在76GHz~81GHz，整个单芯片，线性度都做得非常好，对发射的线性度要求也非常高，这个只有在单芯片环境下才能控制，跟以前多芯片方案相比，我们在线性度上提升超过一百倍，因此，我们可以拿它来做非常精确的微小距离的测量，而它的测量精度也非常高。事实上我们在医疗上面也有这方面的应用，有些客户也在做开发工作。
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