低功耗60GHz毫米波雷達傳感器如何在更多應用中實現(xiàn)高精度傳感

基于雷達的傳感器集成電路 (IC) 得益于其遠距離探測能力、高運動靈敏度和隱私保護的特性，成為一種常用的傳感技術(shù)。憑借其高精度，雷達傳感器廣泛的應用在在汽車和工業(yè)市場中，例如盲點檢測、碰撞檢測、人員存在和運動檢測等應用。

近年來，60GHz 和 77GHz 雷達傳感器取代了 24GHz 雷達傳感器，具有更高的分辨率、更高的精度和更小的外形尺寸。60GHz 和 77GHz 雷達頻段還支持了多種新的應用，例如車輛中的兒童存在檢測和醫(yī)院中的老年人跌倒檢測。

盡管具有雷達傳感的獨特優(yōu)勢，但高性能 60GHz 和 77GHz 片上系統(tǒng)傳感器以前在功耗預算緊張的應用中會受到限制。IWRL6432 和 AWRL6432 等新型雷達傳感器因采用低功耗架構(gòu)使得功耗更低，可以支持在工業(yè)、個人電子產(chǎn)品和汽車應用中使用雷達。低功耗雷達內(nèi)置休眠模式和提供高效的運行占空比，能夠讓傳感系統(tǒng)檢測到運動，并智能地決定采取行動的時機，其功耗預算在 5mW 以內(nèi)。這些特點能夠讓高性能雷達傳感應用于電池供電的應用和線路功率有限的應用，而這在以前是無法實現(xiàn)的。

在本文中，我們將探討家庭、工廠、個人電子產(chǎn)品和汽車設(shè)計如何從低功耗雷達傳感器中受益。

查看適用于可視門鈴的 60GHz 雷達的演示視頻 

TI 低功耗 60GHz 雷達傳感器實現(xiàn)擴展功能，包括長達 20m 的檢測距離、多達 3 人的同時跟蹤人數(shù)等。觀看視頻“在可視門鈴中使用 60GHz 雷達傳感器”，了解這些傳感器的實際應用。

用于樓宇自動化的低功耗雷達傳感

實現(xiàn)下一代更智能、更高效、更安全、更舒適的家庭、城市和辦公空間需要環(huán)保意識和人工智能。IWRL6432 等傳感器有助于滿足對于更節(jié)能、更智能的傳感的設(shè)計需求。這些器件支持深度睡眠模式，在較低占空比下的平均功耗僅為 2mW 至 5mW。這一特性對于需要長時間連續(xù)傳感的家庭和樓宇來說至關(guān)重要。盡管功耗低于前幾代毫米波 (mmWave) 雷達傳感器，這些新型低功耗器件仍然可以通過片上數(shù)據(jù)處理功能提供現(xiàn)代智能家居和城市應用所需的智能化，從而實現(xiàn)邊沿的運動檢測、手勢識別和決策。

支持的應用的示例包括：

●   運動和存在檢測，實現(xiàn)家庭和辦公環(huán)境安全。

●   智能恒溫器和暖通空調(diào)系統(tǒng)，通過檢測人員占有率實現(xiàn)自動氣溫控制。

●   割草機、吸塵器和服務(wù)機器人，即使在黑暗中也能感知小物體，并通過更高的效率為用戶提供更多的舒適度。

圖1 樓宇自動化傳感應用（可視門鈴和家用安防攝像頭）

用于工廠自動化的低功耗雷達傳感

為了滿足全球運輸?shù)男枨?，制造商需要提高制造過程自動化和智能運輸?shù)男?。智能可靠的傳感器將?gòu)建一個安全網(wǎng)，使機器能夠快速準確檢測到物體，同時實現(xiàn)人機之間更安全的交互。

配備傳感器的自動導航車 (AGV) 和自主移動機器人 (AMR) 可以檢測到障礙物（包括人類），并沿著計劃的路線從 A 點移動到 B 點。TI 的低功耗毫米波傳感器可延長 AGV 和 AMR 的工作時間，同時其較低的成本可以促進該技術(shù)的普及。

在住宅環(huán)境中，機器人割草機和吸塵器中搭載的 IWRL6432 傳感器可以檢測到其他傳感技術(shù)無法檢測到的較小障礙物。較低的功耗可實現(xiàn)更長的工作時間，降低電池充電需求。

圖2 工廠自動化中的傳感用例（割草機、物流機器人、吸塵器）

用于個人電子產(chǎn)品的低功耗雷達傳感

通過集成小型 60GHz 雷達傳感器，筆記本電腦現(xiàn)在可以感知旁觀者的存在。電視機可以檢測人的存在并自動開機，還可以檢測手勢并提供個性化的用戶體驗。健身設(shè)備和智能手表可以估算心率和呼吸頻率，提供健康相關(guān)信息，使人們采用更健康的生活方式。

圖3 個人電子產(chǎn)品中的傳感用例（筆記本電腦、電視和家庭影院系統(tǒng)、條形音箱）

用于汽車車內(nèi)應用的低功耗雷達傳感

越來越多的汽車制造商正在將傳感器引入車輛中用于車內(nèi)存在檢測和監(jiān)控，部分原因是歐盟新車安全評鑒協(xié)會 (Euro NCAP) 等組織提出了相關(guān)安全法規(guī)。從 2025 年開始，Euro NCAP 將對能夠在車輛停車后感知和提醒有兒童留在車內(nèi)的車輛給予更高評分。

低功耗 60GHz 毫米波雷達傳感器可以幫助汽車原始設(shè)備制造商（OEM）滿足 Euro NCAP 等法規(guī)要求，同時可以通過擴展單個傳感器實現(xiàn)多功能來優(yōu)化傳感器系統(tǒng)的總成本，如圖 4 所示。

高性能 60GHz 雷達傳感器因其檢測靈敏度和運動分類能力，在車內(nèi)應用中具有良好表現(xiàn)。但它們需要滿足超低功耗要求，才能取代當今通常用于入侵檢測的超聲波傳感器。

圖4 使用 60GHz 雷達傳感器進行持續(xù)車內(nèi)監(jiān)控的示意圖

低功耗 60GHz 雷達傳感器將在以前功耗預算緊張使得傳感使用受限的市場中支持新的傳感應用。隨著這個領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新，設(shè)計工程師可以開發(fā)體積更小、功能更強大的應用，使我們的世界、我們的家庭和建筑更加智能。