雷达波传感器:毫米波雷达传感器

2021/11/04 09:25 · 传感器知识资讯 ·  · 雷达波传感器:毫米波雷达传感器已关闭评论
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雷达波传感器:毫米波雷达传感器毫米波雷达传感器TI利用先进的集成式射频CMOS雷达技术提供品类齐全的60GHz和77GHz传感器产品系列我们通过高性能集成射频互补金属氧化物半导体(CMOS)雷达技术,可帮助解决全球汽车和工业应用中的视觉感应

雷达波传感器:毫米波雷达传感器  第1张

雷达波传感器:毫米波雷达传感器

毫米波雷达传感器

TI 利用先进的集成式射频 CMOS 雷达技术提供品类齐全的 60GHz 和 77GHz 传感器产品系列

我们通过高性能集成射频互补金属氧化物半导体 (CMOS) 雷达技术,可帮助解决全球汽车和工业应用中的视觉感应挑战。我们通过品类丰富的 60GHz 和 77GHz 传感器产品系列可简化雷达设计,从而实现具有远距离、高分辨率和边缘智能功能的感应应用。

性能创新

我们的高分辨率雷达技术可实现具有边缘智能和不受环境条件影响的感应应用。

适用于所有应用的雷达

我们品类丰富的 60GHz 和 77GHz 传感器产品系列支持重新定义和增强的现有感应应用,包括简单的运动检测和高端成像雷达。

易于使用

我们消除了设计障碍,有助于简化完整的雷达片上系统 (SoC) 和封装天线传感器等产品的设计,从而解决了射频天线设计的难题。

汽车毫米波雷达传感器

汽车毫米波解决方案通过感应外部和内部环境并作出反应来实现更加安全和轻松的驾驶体验。查看传感器的实际运用:

成像雷达和前置远距离雷达

中距离和短距离雷达

超短距离雷达

车辆乘员检测雷达

查看所有汽车类应用

查看 AWR 产品系列

工业毫米波雷达传感器

工业毫米波解决方案凭借出色的精度和灵活性检测物体的距离、速度和角度。查看传感器的实际运用:

楼宇自动化

机器人

安全防护装置

自动门

查看所有工业类应用

查看 IWR 产品系列

Find a mmWave radar sensor that best fits your design needs

什么是毫米波雷达技术?

毫米波雷达是一种非接触式感应技术,用于检测物体并提供这些物体的距离、速度和角度信息。
毫米波雷达技术的功能包括:
可在黑暗、超亮光线、灰尘、雨雪和极端温度等严苛的环境条件下运行。具有亚毫米的距离精度。能穿透塑料、墙板和衣物等材料。隐私保护型传感器不检测任何身份识别信息。

主要毫米波技术资源

毫米波培训系列

观看我们的培训系列,了解毫米波雷达传感器的基础知识并快速开始开发。

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接近感应解决方案

该信息图表能够帮助您快速了解我们每种接近感应技术(包括毫米波)的优缺点及其如何帮助您的设计实现智能。

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The fundamentals of millimeter wave (Rev. A)

阅读毫米波雷达传感器基础知识白皮书,了解毫米波雷达技术的基础知识以及我们如何帮助解决系统难题。
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封装天线设计如何简化楼宇和工厂中的毫米波传感

阅读白皮书,了解封装天线设计如何简化毫米波感应,并帮助将自动化和智能提升到新的水平。
下载(PDF,1937KB)

符合功能安全标准的 TI 毫米波传感器

我们的毫米波集成电路和 SoC 采用多种内置安全机制进行设计,可帮助您实现系统级汽车安全完整性等级 (ASIL) 和 SIL 目标。这些传感器有助于检测和防止或减少危险故障的影响,从而提高可靠性。我们的毫米波传感器支持开发符合国际标准化组织 和国际电工委员会 标准的应用,从而加速您的安全开发并提供系统级的无缝集成。

提高系统稳健性和效率

借助自主监控功能,只需少量主机负载即可满足功能安全要求,从而在保持性能的同时减少对外部元件的需求。

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加快安全开发

利用我们的毫米波传感器安全机制,如独立第三方认证,简化安全关键应用的系统开发并加快产品上市速度。

了解更多信息

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雷达波传感器:毫米波雷达传感器  第2张

雷达波传感器:毫米波雷达传感器_1

毫米波雷达传感器使用毫米波 (millimeterwave)。通常毫米波是指30~300GHz频域(波长为1~10mm)的。其中24GHz雷达传感器、77Ghz雷达传感器主要用于汽车防撞。毫米波的波长介于厘米波和光波之间,因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。同厘米波雷达相比,毫米波雷达具有体积小、易集成和空间分辨率高的特点。与摄像头、红外、激光等光学传感器相比,毫米波雷达穿透雾、烟、灰尘的能力强,抗干扰能力强,具有全天候(大雨天除外)全天时的特点。

雷达波传感器:自动驾驶传感器之毫米波雷达(一)基础篇

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一直以来,激光雷达因能对周围环境实现3D感知而备受自动驾驶主流者的“宠爱”。不过无论是激光雷达还是摄像头、超声波传感器,都容易受到恶劣天气环境影响导致性能降低甚至失效(恶劣天气环境往往是事故高发的主要原因),因而都存在“致命”缺陷!这众时候,毫米波雷达凭借可穿透尘雾、雨雪、不受恶劣天气影响的绝对优势,且唯一能够“全天候全天时”工作的超能力,成为汽车ADAS不可或缺的核心传感器之一。
现在大家购买汽车基本上,都要有以下的辅助驾驶功能,
1. ACC(自适应巡航)
2. BSD&LCA(盲点监测和变道辅助)
3. AEB(自动紧急制动,通常配合摄像头进行数据融合)
而基本上这些功能都是摄像头同毫米波雷达辅助一起完成的,理论上只有摄像头也可以完成,但是回忆瓶颈,使用毫米波雷达可以让整个系统更加稳定和安全。
什么是雷达。
由于我们大学是气象学院的前身,所以学校里面会非常多雷达接收的天线,大脑里面第一时间想到的就是上图这样的雷达场景,如果车上背这么大一个家伙,根本无法行走,所以我们先来看看雷达的工作原理。
雷达是利用无线电回波以探测目标方向和距离的一种装置,用于无线电探向与测距,全世界开始熟悉雷达是在1940年的不列颠空战中,七百架载有雷达的英国战斗机,击败两千架来袭的德国轰炸机,改写了历史。二战后,雷达开始有许多和平用途。
雷达, 是英文RADAR的音译, 源于Radio Detection and Ranging的缩写, 意思为“无线电探测和测距”,即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置,这也揭示了雷达最重要任务就是检测与目标物体的距离、速度和方向。
毫米波雷达测距原理很简单,就是把无线电波(毫米波)发出去,然后接收回波,根据收发的时间差测得目标的位置数据和相对距离。根据电磁波的传播速度,可以确定目标的距离公式为:s=ct/2,其中s为目标距离,t为电磁波从雷达发射出去到接收到目标回波的时间,c为光速。
神奇的多普勒原理
毫米波雷达测速和普通雷达一样,都是基于多普勒效应(Dopler Effect)原理。当声音,光和无线电波等振动源与观测者以相对速度相对运动时,观测者所收到的振动频率与振动源所发出的频率有所不同。当发射的电磁波和被探测目标有相对移动、回波的频率会和发射波的频率不同。
当目标向雷达天线靠近时,反射信号频率将高于发射机频率;反之,当目标远离天线而去时,反射信号频率将低于发射机频率。由多普勒效应所形成的频率变化叫做多普勒频移,它与相对速度成正比,与振动频率成反比。
所以,通过检测这个频率差,可以测得目标相对于雷达的移动速度,也就是目标与雷达的相对速度。根据发射脉冲和接收的时间差,可以测出目标的距离。同时用频率过滤方法检测目标的多普勒频率谱线,滤除干扰杂波的谱线,可使雷达从强杂波中分辨出目标信号。所以脉冲多普勒雷达比普通雷达的抗杂波干扰能力强,能探测出隐蔽在背景中的活动目标。
毫米波的频段在哪儿
毫米波(millimeter wave )波长为 1~10 毫米的电磁波称毫米波,它位于微波与远红外波相交叠的波长范围,因而兼有两种波谱的特点。
根据波的传播理论,频率越高,波长越短,分辨率越高,穿透能力越强,但在传播过程的损耗也越大,传输距离越短;相对地,频率越低,波长越长,绕射能力越强,传输距离越远。所以与微波相比,毫米波的分辨率高、指向性好、抗干扰能力强和探测性能好。与红外相比,毫米波的大气衰减小、对烟雾灰尘具有更好的穿透性、受天气影响小。这些特质决定了毫米波雷达具有全天时全天候的工作能力。
它具有以下主要特点:
?极宽的带宽:通常认为毫米波频率范围为 26.5~300GHz,带宽高达 273.5GHz。超过从直流到微波全部带宽的 10 倍。即使考虑大气吸收,在大气中传播时只能使用四个主要窗口,但这四个窗口的总带宽也可达 135GHz,为微波以下各波段带宽之和的 5 倍。这在频率资源紧张的今天无疑极具吸引力。
?波束窄:在相同天线尺寸下毫米波的波束要比微波的波束窄得多。例如一个 12cm 的天线,在 9.4GHz 时波束宽度为 18 度,而 94GHz 时波速宽度仅 1.8 度。因此可以分辨相距更近的小目标或者更为清晰地观察目标的细节。
?与激光相比:毫米波的传播受气候的影响要小得多,可以认为具有全天候特性。
?和微波相比:毫米波元器件的尺寸要小得多。因此毫米波系统更容易小型化。
大气窗口和毫米波雷达的频段划分
通常大气层中水汽、氧气会对电磁波有吸收作用,目前绝大多数毫米波应用研究集中在几个“大气窗口”频率和三个“衰减峰”频率上。所谓的“大气窗口”是指电磁波通过大气层较少被反射、吸收和散射的那些透射率高的波段。如图3,我们可以看到毫米波传播受到衰减较小的“大气窗口”主要集中在35GHz、45GHz、94GHz、140GHz、220GHz频段附近。而在60GHz、120GHz、180GHz频段附近衰减出现极大值, 即“衰减峰”。一般说来, “大气窗口”频段比较适用于点对点通信,已被低空空地导弹和地基雷达所采用,而“衰减峰”频段被多路分集的隐蔽网络和系统优先选用,用以满足网络安全系数的要求。
毫米波这个波段频率很高,但是这个频段里很多频率区域的电磁波在空气里传播很容易被水分子、氧气吸收,所以可用的就是几个典型的频段,24、60、77、120GHz。当然24GHz很特别,他严格来讲不是毫米波,因为它的波长在1cm左右。但是它是最早被利用的。现在各个国家把24GHz划出来可以民用,77GHz划分给了汽车防撞雷达,24Ghz也在汽车里用得最早。
24GHz将被更高频代替。由于欧洲电信标准协会和美国联邦通信委员会制定了频谱法规和标准,24GHz的UWB将被淘汰。截至2022年1月1日,24GHz超宽带将不再允许在欧洲和美国用于工业用途。60GHz频段的射频使用不受法规的限制,因此60GHz成为全球工业环境中雷达传感应用的良好替代方案。60GHz的使用将会使得波长变短。由于更长的波长需要更大的天线阵列,但是,当波长变短时,可以使天线阵的尺寸减到最小,从而达到相同的性能。
毫米波雷达发展历程
可以看到毫米波雷达在1940年开始研制,真正在汽车上开始研发是1973年,由于价格太昂贵推迟了一段时间,在1986左右开始在汽车上商用,真正在汽车蓬勃发展是在1999年奔驰S级上使用77GHz自主巡航控制系统。
雷达波传感器:毫米波雷达传感器  第3张

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