4D成像雷達拆解分析

雷達曾經(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,尤其是“成像雷達”,堪比娛樂界的明星。汽車和消費應(yīng)用激發(fā)了系統(tǒng)設(shè)計師的想象力,并推動雷達的增長達到兩位數(shù)。

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

現(xiàn)在出現(xiàn)了4D成像雷達,并已在汽車中進行嘗試。出于對其如何實現(xiàn)的好奇,Systems Plus Consulting(Yole子公司)拆解了一個4D雷達模組,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上進行處理。

UWB 4D雷達成像芯片+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,是該公司研發(fā)的首先用于智能家居和手機的產(chǎn)品,被譽為“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)使家庭成員和護理人員能夠密切關(guān)注可能會摔倒的老年人。基于雷達,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)境進行完整的實時分類。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。實際上,它是一種允許在十分之一瓦的天線上利用電能達到每秒千兆比特的頻帶。這種技術(shù)的優(yōu)點在于,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和汽車主機廠正在為ADAS和車內(nèi)占用檢測開發(fā)成像雷達。正是這個Walabot Home系統(tǒng),讓Vayyar在汽車市場取得了進展。