4D成像雷達(dá)拆解分析

雷達(dá)曾經(jīng)是一個緩慢增長的市場,以滿足軍事等成熟應(yīng)用的需求。近年來,情況改變了很多。雷達(dá),尤其是“成像雷達(dá)”,堪比娛樂界的明星。汽車和消費(fèi)應(yīng)用激發(fā)了系統(tǒng)設(shè)計師的想象力,并推動雷達(dá)的增長達(dá)到兩位數(shù)。

雷達(dá)芯片以低成本在許多消費(fèi)類設(shè)備中得到應(yīng)用,在汽車工業(yè)中也找到了堅實(shí)的應(yīng)用基礎(chǔ)。各主機(jī)廠都在自己的ADAS技術(shù)中使用了雷達(dá),最終好處是道路的公共安全。

現(xiàn)在出現(xiàn)了4D成像雷達(dá),并已在汽車中進(jìn)行嘗試。出于對其如何實(shí)現(xiàn)的好奇,Systems Plus Consulting(Yole子公司)拆解了一個4D雷達(dá)模組,選擇的是Vayyar第一代高度集成的單片RF SoC板。

拆解師主要關(guān)心的是如何設(shè)計這樣的產(chǎn)品,如何產(chǎn)生高分辨率的4D圖像。

本次拆解的是Vayyar基于3-10GHz的RF SoC板。針對不同國家對頻率范圍的限制,其后續(xù)產(chǎn)品還有57-64GHz和77-81GHz的,以提供更大的最大帶寬和更高的分辨率范圍。

根據(jù)System Plus的說法,Vayyar設(shè)計了一個小板,同時容納RF SoC和MCU。這種設(shè)置允許RF SoC與系統(tǒng)供應(yīng)商選擇的任何外部應(yīng)用處理器一起工作;集成的收發(fā)器發(fā)送和接收的大量信號,并通過高速DSP在SoC上進(jìn)行處理。

UWB 4D雷達(dá)成像芯片+帶有21個天線的RF板 拆解顯示,Vayyar的單個RF SoC用于發(fā)送/接收3．3-10- GHz RF信號。系統(tǒng)使用兩塊板:一塊用于RF收發(fā)器、SRAM數(shù)據(jù)采集和USB類型的數(shù)據(jù)流(紅色輪廓);另一個用于數(shù)據(jù)處理和BT/Wi-Fi連接(中間藍(lán)色輪廓)。

該RF SoC配備了“一個在收發(fā)器芯片中具有大量SRAM存儲器的片上DSP”。RF SoC將數(shù)據(jù)提供給安裝在Walabot板上的MCU。而Walabot本質(zhì)上是一款FMCW(調(diào)頻連續(xù)波)雷達(dá),是該公司研發(fā)的首先用于智能家居和手機(jī)的產(chǎn)品,被譽(yù)為“透視眼”,能夠“讓你看穿美女的一切”。

據(jù)介紹,Walabot Home跌倒檢測系統(tǒng)使家庭成員和護(hù)理人員能夠密切關(guān)注可能會摔倒的老年人。基于雷達(dá),它可以通過墻壁和窗簾感知到人。其中一個好處是被監(jiān)控的人不需要穿戴設(shè)備。

看看Walabot Home的設(shè)置初衷,它是一個智能系統(tǒng),可以跟蹤人們的活動,并了解他們是否摔倒需要幫助。這款小巧纖薄的器件使用了一種傳感器系統(tǒng),可以處理類似Wi-Fi信號的低功率無線電波來確定一個人的位置。

系統(tǒng)核心的RF-SoC結(jié)合了3GHz-81GHz的發(fā)射器和接收器,通過分析發(fā)送和接收的大量信號來生成高分辨率的4D圖像,而無需外部CPU。由于集成了收發(fā)器和高數(shù)據(jù)處理速度的DSP,該技術(shù)能夠創(chuàng)建精確的態(tài)勢場景。

該系統(tǒng)可以顯示人和物體的大小、位置和移動情況,無需使用攝像頭就能對環(huán)境進(jìn)行完整的實(shí)時分類。而且,它不像攝像頭那樣,不會侵犯個人隱私。

至于RF SoC,該系統(tǒng)采用超寬帶(UWB)系統(tǒng),可探測人及其在空間中的位置。UWB通過使用持續(xù)時間極短(從幾十皮秒到幾納秒)的RF能量脈沖來發(fā)射和接收信號。實(shí)際上,它是一種允許在十分之一瓦的天線上利用電能達(dá)到每秒千兆比特的頻帶。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于,由于脈沖本身的反射,脈沖的短暫性使得UWB對干擾不太敏感。

成本分析專家Stéphane Elisabeth說,RF SoC中的MCU“只將SRAM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成USB數(shù)據(jù)流類型”,這一步至關(guān)重要,因為它使Vayyar的RF SoC中立且靈活,足以與系統(tǒng)設(shè)計師選擇的任何外部CPU或應(yīng)用處理器協(xié)同工作。不管是高通公司的Snapdragon,還是其他公司的應(yīng)用處理器。如果需要,它都可以執(zhí)行復(fù)雜的成像算法。

對于汽車應(yīng)用,Tier 1和汽車主機(jī)廠正在為ADAS和車內(nèi)占用檢測開發(fā)成像雷達(dá)。正是這個Walabot Home系統(tǒng),讓Vayyar在汽車市場取得了進(jìn)展。