基于無處不在的傳感器,未來物聯網可以收集到大量的數據。在智能化和靈敏度上,以后的傳感器將比現在的強很多倍,而且傳感器的使用數量會越來越多,因此也會越來越便宜。雷達就是這種傳感器的一個典型案例,高端汽車上已經開始使用簡易雷達來輔助司機進行駕駛。
現在的民用雷達多數用于氣象預報和航海上,這些雷達傳感器一般采用特殊的硅鍺(SiGe)工藝。硅鍺工藝的雷達傳感器尺寸較大,價格昂貴,并不太適合自動駕駛汽車或者無人機應用。
為了縮小尺寸、提高性能、降低功耗? ,比利時微電子研究中心(imec)開發(fā)了基于 CMOS 技術的雷達傳感器。imec 的最終目標是研發(fā)出雷達系統芯片(Radar-on-chip),不僅面積小、功耗低,而且可以集成很多附加功能。例如,imec 正在考慮如何利用雷達區(qū)分行人和騎自行車的人,這種技術甚至可以通過走路姿態(tài)來識別個人。當然,這樣的功能并非短期能實現的,技術上還面臨很多挑戰(zhàn)。
在過去的 3 年中,以 28nm CMOS 技術為基礎,imec 正在開發(fā)雷達系統芯片的模塊。2015 年,imec 已經開發(fā)出一款 79GHz 的雷達收發(fā)器,通過一塊帶天線的微型電路板,即可構成一個完整的雷達系統,測量精度為 10 厘米左右。
接下來 imec 將繼續(xù)提升該雷達系統模塊的性能,增加更多的功能,提高測量精度,并將雷達應用到更多的領域。
縮小雷達傳感器尺寸的方法之一是采用更高的工作頻率,imec 如今就正在開發(fā) 140GHz 雷達。140GHz 雷達的天線尺寸更小,可以集成到芯片上,這樣使雷達的多普勒分辨率和深度分辨率得到提升。
同時 imec 還在開發(fā)應用于 79GHz 和 140GHz 雷達系統的智能信號處理技術,雷達接收到的反射信號不但包括被測物體的位置信息,也包含了其移動信息。利用這種微多普勒(micro-Doppler)信息,有可能將行人從跑步者、騎自行車者或飛奔的動物中區(qū)分出來,甚至可以在一群人中識別每一個人。這樣以來,汽車根據雷達信息實現的輔助駕駛功能會更強大。
分析微多普勒信息需要用到圖像識別里面的模式識別和自學習算法,通過模式識別和自學習算法,雷達系統能夠識別單一目標的微多普勒信息。接下來,imec 計劃利用多個雷達的組合系統來實現 360 度覆蓋,這是自動駕駛汽車所必需的技術。