毫米波雷達實現更高精確度的感測解決方案

作者 : Arrow Electronics

基於毫米波雷達技術的感測器可提供更高的精確度,可用於智慧建築/家居中的照明或空調控制,在IP攝影機領域,毫米波雷達與視訊相結合可以極大地減少錯誤檢測。

在人體感測應用中,常使用紅外或超聲波技術,但其有先天的缺點,感測的精準度較低,且易受到環境的干擾,毫米波雷達則為更精準的解決方案。以下將為你介紹毫米波雷達(mmWave radars)的特性與相關晶片與模組解決方案。

毫米波雷達提升應用的準確性

感測器常用於感測環境的各種狀態,例如用於測量溫度、濕度或運動狀態,透過結合藍牙或Wi-Fi等無線技術來傳遞數據,普遍應用於住家或企業,並在電子工業中創造出物聯網(IoT)這個極具發展前景的市場。

隨著感測器的發展導入了許多新技術,以改善對人體周圍環境的監控,毫米波雷達就是這些新技術之一,這種新的感測解決方案將徹底改變人類、動物或是一般運動物體的檢測、定位和跟蹤應用,毫米波雷達能夠在不考慮環境的情況下,以高靈敏度和高精度快速檢測附近物體的位置。

毫米波雷達的一些獨特功能包括可以在幾公分到幾百公尺的距離內工作,它可以在無直接視線的情況下運作(例如,穿過灰泥板或膠合板),並具有對環境條件(如黑暗)的適應能力,例如面對陽光、煙霧、霧氣或陰霾的狀況。

人體存在檢測將是毫米波雷達的目標市場之一,毫米波雷達比當前的紅外線和超音波感測器具有許多優勢,例如毫米波雷達對環境溫度或周圍環境的敏感性較低。舉例來說,傳統採用被動紅外線(Passive Infrared,PIR)檢測的智慧電燈,並不能真正檢測到不動的人。這些生活中看似智慧的感測方案實際運作效果卻並不盡人意。

基於毫米波雷達技術的感測器可提供更高的精確度,可用於智慧建築/家庭中的照明或空調控制,在IP攝影機領域,毫米波雷達與視訊相結合可以極大地減少錯誤檢測。

此外,毫米波雷達系統可以在不允許拍攝視訊的位置(例如洗手間或儲物櫃)中確保安全性。借助毫米波雷達功能,可以為自動門增加多種智慧功能,透過偵測人們的存在,並檢測他們的運動方向,從而僅在需要時才觸發門的打開,且空調可在房間被佔用時才開啟,通過採用雷達同時也節省了能源消耗。

毫米波雷達技術的另一項關鍵應用是在工業領域,可感測人體以提升在重型機械(如機器人或建築裝置)附近操作的人員的安全性。

毫米波雷達應用可說沒有限制,智慧城市則是另一個可以從毫米波雷達中受益的領域,例如監測車輛與行人的交通狀況,並相應地調整交通信號燈的順序,這僅是其中的兩個例子。

毫米波雷達感測技術應用趨勢和前景

由於採用產業領先的技術,英飛凌的XENSIV感測器具備高精準度優勢,是汽車、工業和消費性市場中各種應用場景的完美搭檔。如今,感測器已經在為人與裝置之間的互動提供助力,這種互動往往取決於對不同來源訊息的判讀及融合。

機器還不能讀懂我們的思想,也無法全面掌握正確評估既定情境所需的訊息。因此,我們有時必須明確地告訴裝置,我們希望它們做什麼。這既不方便又浪費時間。

受人類觸覺感知能力的啟發,英飛凌的直觀感應解決方案旨在盡可能地簡化人與裝置之間的互動。基於整體化的思路,我們將不同的感測器與最先進的軟件相結合,模仿人類的感官能力,從而能夠更加全面地探測周圍的世界。

透過將多個智慧感測器組合成一套連貫的智慧系統,我們的直觀感應解決方案可簡化複雜的技術流程,讓人與裝置之間的互動變得輕鬆無比。這些智慧裝置能夠直觀地感知周圍的世界,以確定它們應當和需要做什麼。

雷達可賦予物體「眼睛」。英飛凌的XENSIV 60GHz雷達晶片能夠讓物體具備情境感知能力,徹底變革人機介面,助力實現我們的直觀感應理念:讓物體(裝置)具備人的感官。

憑借小巧外形和低功耗,英飛凌高度整合的雷達感測器解決方案為許多應用帶來了創新的直觀感應功能。事實證明,在消費性電子、醫療保健、監控、駕駛輔助和工業應用中,雷達是用於短程定位和生命體征追蹤的最有效的感測器技術。

雷達不僅支持現有的應用,還具備實現全新應用的功能。它能測量速度、距離和角度——包括水平視角和垂直視角,從而實現精準的3D映射和位置追蹤。

毫米波雷達技術的優勢所在

雷達技術能夠助力實現眾多新的智慧家居應用。想像一下,你擁有一個聰明智慧的家,其中的裝置能夠想你所想,並作出相應的反應;想想那些總是知道你在哪個房間的揚聲器,還有當你進入房間時自動打開、離開房間時自動關閉的燈,以及在你接近時就能啟動的裝置。

英飛凌高度精準的、基於雷達的存在檢測解決方案可助力所有上述場景甚至更多目標的實現。我們的直觀感應產品能讓智慧裝置檢測是否有人在視野範圍內,並與此人進行直觀地互動。

英飛凌毫米波雷達的優勢

英飛凌基於雷達的存在檢測解決方案可檢測規定的範圍內是否有人存在。在XENSIV 60GHz雷達及其先進的基於雷達的存在檢測算法的助力下,該解決方案能以極高的精度檢測人體運動狀態,甚至可以捕捉到極其細微的人體動作。

雷達探測範圍可以個性化地配置,探測距離最遠可以達到5公尺。你必須大力揮手才能把燈打開,或者四處走動才能讓燈一直亮著的日子已經成為過去。XENSIV 60GHz雷達能以一定的角度在不超過設定距離的範圍內持續追蹤目標。

與艾睿在模組方面的合作

英飛凌與艾睿電子(Arrow)的合作建立在彼此核心優勢的基礎之上,前者提供領先的60GHz雷達晶片和軟體演算法,用於打造感測器系統解決方案。Arrow 已經建立了模組製造商網路、應用專業知識和龐大的客戶群,能夠提供雷達模組的推廣機會,以最大限度地提高性能成本。

我們的優勢在於能夠提供完整的雷達模組解決方案,該解決方案易於使用,且具有強大的穩定性和可靠性,能夠達到支持最終客戶的目的。此業務模式能夠幫助客戶最佳化業務機會並獲得技術支持,進而快速將產品推向市場

從晶片到模組 加速產品開發

為加速廠商開發毫米波雷達相關的應用產品,英飛凌推出了XENSIV 60GHz雷達晶片,可以高速、高精度地跟蹤次毫米運動。英飛凌高度整合的雷達感測器解決方案體積小、功耗低,為許多應用帶來了創新、直觀的感測功能。雷達已被證明是功能強大的感測器,可用於消費電子、醫療保健、監視、駕駛員輔助,以及工業應用中的短距離定位和生命體征跟蹤。

基於雷達的高精度英飛凌XENSIV存在檢測解決方案,使智慧裝置能夠檢測房間中是否有人,並與該人進行直觀的互動,它可以測量水平和垂直方向的速度、範圍和角度,以進行精確的位置映像和3D跟蹤,具有高達2.5cm的高解析度檢測能力。

這種系統解決方案的潛在應用相當廣,像是車艙內感測、智慧照明(室內使用/替換PIR)、閱讀燈、顯示牆或顯示鏡、筆記型電腦、排污系統、會議室佔用、廁所/浴室佔用、電視、安全/監控、自動馬桶蓋、停車位檢測與更多應用。

為了開拓這個極具潛力的市場,艾睿電子與佐臻公司在毫米波雷達技術上展開合作,佐臻公司是活躍於AR和IoT領域的台灣公司,其在無線模組領域開發擁有十年經驗,並採用毫米波雷達技術來補充其現有的感測產品組合。

佐臻公司將在2020年中,推出基於英飛凌XENSIV 60 GHz雷達晶片的MM5D91-00整合毫米波雷達感測器模組,該模組結合了基於ARM Cortex-M4F的處理器系統、1Tx/3Rx天線和板載穩壓器,具有精巧尺寸(20 x 15 x 2.3毫米)、高分辨率與低功耗的三大效益。該模組對於將毫米波雷達技術推廣至新應用領域將帶來強大的助力,像是智慧家居、安防及手勢偵測等。

為協助推廣英飛凌的雷達解決方案,艾睿電子多年來參加了英飛凌的各種活動、研討會,並與許多IDH (Independent Design House,獨立設計公司)合作,像是Entro、Sensortech、KingCity、Lexiwave等公司合作開發智慧馬桶座、智慧門禁、智慧停車位檢測、無人機、雷達天線、智慧燈柱等應用,並已經獲得相當豐碩的成果。

 

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