單芯片毫米波雷達微型傳感器的實用性

毫米波微型傳感器還能做什么？例子之一就是油箱中的液位微型傳感器。許多工業、過程控制和公共服務應用都需要用到某種形式的液位測量。

另一個較為有趣的用途是照明控制。雷達微型傳感器檢測到人或移動，在有人或物體時開燈，在空無一物的情況下關燈。空調系統（HVAC）的使用也能從該方法中受益。毫無疑問，通過這種方法感知人體，能夠在建筑物、停車場和選定的街道節省大量的能源。

雷達也可以進軍機器人和無人機領域。一些制造機器人需要確定范圍、速度和運動，以實現工業自動化工廠和其它應用中的智能計時和機械臂定位。軍事偵察和武器機器人將有可能從想象轉為現實。此外，雷達可以使無人機變得更為安全，防止撞擊的同時幫助測量距離和高度。

安防系統也能從中受益，因為雷達可以檢測遠處的移動，并在惡劣天氣下提供物體檢測功能，在同等天氣條件下，攝像頭或紅外微型傳感器可能會受到影響。可以負責任地說，雷達最終也會應用在摩托車和自行車領域。自動門或車庫門的應用也有極大可能。一旦超越對雷達用途的既定設想，以及技術和價格上的障礙，你就會發現它們用途甚廣。

智能毫米波雷達創建更安全、高效的城市

毫米波雷達微型傳感器的優秀應用之一是交通監控和控制。許多中等城市和大城市都會遭遇交通堵塞，不僅浪費時間和燃料，還會增加環境污染。解決這個問題的辦法是對十字路口和主要高速公路上的交通信號燈進行更好的時間和順序控制。這就需要對車輛進行細粒度感應以確定其位置、速度、轉向意圖和方向。有了這些信息，交通信號燈的時間可以調整，使交通移動變得更快、更高效。

毫米波雷達微型傳感器的固有特性使其成為交通系統的理想檢測器。借助調頻連續波雷達，可以輕松確定車輛的里程、速度和角度（方向）。在高架桿、標志物、或其它結構中有策略地放置雷達微型傳感器能夠識別單輛車體及其運動。由相控陣天線提供的狹窄視野允許交通系統監控單車道（圖3）。

細數單芯片毫米波雷達微型傳感器的實用性

圖3 安裝在十字路口停止線上方的雷達視野范圍很窄，足以計算每個車道上的汽車數量并確定其速度

微型傳感器的其它好處包括長達250米的遠距離檢測或低至5厘米甚至更短的短距離檢測。如之前所述，與攝像頭微型傳感器不同，雷達微型傳感器幾乎適用于所有環境條件。借助適當的計算能力，它們可以對汽車進行計數，并確定其里程，最高可達300公里/小時（187.5英里/小時）。雷達微型傳感器的部署也不需要挖掘地面，只需要像在十字路口埋設感應線圈那樣即可。

隨著城市變得更加智能，交通工程師也正在提高智能交通系統的效率，以緩解日益增長的交通問題。工程師們可以借助毫米波雷達微型傳感器構建新一代智能交通監控系統。十字路口的雷達微型傳感器可以幫助管理交通信號燈，用于停靠、左轉、行人過馬路等，加速交通信號燈的效率以減少備份。

市場上有哪些毫米波雷達微型傳感器？

德州儀器（Texas Instruments）提供全系列的毫米波雷達微型傳感器，可建構智能交通管理系統的基礎。可用的IC器件包括AWR1243、AWR1443和AWR1642。這些工作在76~81GHz范圍內的CMOS器件均使用調頻連續波。

這些器件的一大關鍵特征是測量精度。例如，高度線性的閉環鎖相環（phase-locked loop，PLL）會產生頻率上升的線性調頻，以確保在測量范圍內的精度和分辨率更高。另一個好處是CMOS器件與SiGe相比功耗更小。

這些器件擁有兩到三個發射器和四個接收器。（微型傳感器）射頻（RF）帶寬為4GHz，接收采樣率為12.5或37.5Msamples/s。AWR1443和AWR1642包含一個200MHz的ARM Cortex-R4F處理器。AWR1443包含一個雷達硬件快速傅里葉變換（fast Fourier transform，以下簡稱FFT）加速器。AWR1642內置德州儀器（TI）的C674x 600-MHz DSP，可處理FFT和其它高級算法。典型接口包括SPI、CAN、CAN-FD、UART、I2C和MIPI CS12，具體取決于型號。