芯耀
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在剛過(guò)去的CES 2022，也就是全球最大的消費(fèi)電子展上，CTA( Consumer Technology Association)正式宣布全新的工業(yè)及民用雷達(dá)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)Ripple，以期進(jìn)一步推動(dòng)民用小雷達(dá)(tiny radar)的開(kāi)發(fā)互通性(interoperability )以及在工業(yè)，車載，醫(yī)療等領(lǐng)域的大范圍普及。這項(xiàng)工作表面由CTA主持，但背后辛苦干活，開(kāi)展實(shí)質(zhì)性工作的則是科技巨頭，Google。
那么問(wèn)題來(lái)了，Ripple到底是啥，為什么CTA在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)宣布Ripple，Ripple目前進(jìn)展如何，Ripple對(duì)整個(gè)民用雷達(dá)產(chǎn)業(yè)可能產(chǎn)生哪些影響等等。我拋磚引玉，嘗試分享一些我的理解。咱們開(kāi)始第一個(gè)問(wèn)題。
Ripple是什么？
Ripple就是漣漪，這個(gè)問(wèn)題簡(jiǎn)單，不會(huì)的查下辭典就好了，好，下一個(gè)問(wèn)題。
要說(shuō)清Ripple是什么，咱們先來(lái)段鋪墊，時(shí)間回到2015年，在當(dāng)年的Google I/O大會(huì)上，Google正式發(fā)布其ATAP部門雷達(dá)研究及工程化的最新成果，Project Soli。
為何推出Soli？
與孕育Waymo的Google X實(shí)驗(yàn)室有所不同，ATAP更注重移動(dòng)便攜設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新，并且是面向產(chǎn)品化而非僅僅工程研究。人機(jī)交互（HMI）是移動(dòng)便攜設(shè)備的創(chuàng)新高地，其中的設(shè)備傳感器又是交互基礎(chǔ)，ATAP覺(jué)得視覺(jué)，聲波，紅外什么的研究已經(jīng)很多了，而且目前這些傳感方式各有各的問(wèn)題，干脆在移動(dòng)端引入一種全新的傳感方式吧，ATAP希望這是一種全新的人機(jī)接口，不犧牲隱私為前提。低處理負(fù)荷，高精度，低功耗，小型化等等優(yōu)勢(shì)。
就這樣，在軍事領(lǐng)域大放異彩的雷達(dá)技術(shù)走向民用移動(dòng)設(shè)備端，Google邁出了第一步。
▲ Project Soli Radar Evolution
2015年發(fā)布后，Google進(jìn)行了小范圍的SDK release和更多的測(cè)試，并且與infineon合作，將Soli雷達(dá)芯片化。而在次年的Google I/O 2016上， 正式推出低功耗，小尺寸Soli芯片，以便植入智能手表，手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備。這是Soli雷達(dá)項(xiàng)目的高光時(shí)刻。
▲ Project Soli Chip
ATAP的Soli項(xiàng)目先期主要還是以手勢(shì)識(shí)別為主。當(dāng)然過(guò)程中攻克了諸多技術(shù)難題，比如360° Sensing，基于機(jī)器學(xué)習(xí)，Soli能夠從各個(gè)角度感知人員手勢(shì)，而非特定角度。
學(xué)界基于該芯片評(píng)估版發(fā)布的應(yīng)用范圍則要寬廣很多，也很有趣，比如基于Soli隔空彈琴什么的，IEEE上有相當(dāng)多的論文，有興趣的可以看看。
2019年，Google推出搭載Soli芯片的Pixel 4，借助Soli實(shí)現(xiàn)諸多隔空操作體驗(yàn)。當(dāng)然市場(chǎng)反饋不及預(yù)期，在后來(lái)的Pixel手機(jī)再未搭載Soli。但Google堅(jiān)信技術(shù)絕對(duì)是個(gè)好技術(shù)，可能場(chǎng)景沒(méi)找對(duì)？有更多場(chǎng)景可以發(fā)掘。
這不2021年，Soli再次回歸，搭載Soli的Nest Hub2用于睡眠監(jiān)測(cè)，Google在睡眠監(jiān)測(cè)方面也是費(fèi)了不少心思，有興趣可以看看Google 技術(shù)博客。
▲ Google Nexus Pixel 4
接下來(lái)的發(fā)展就是文章開(kāi)頭的一幕，CES 2022 CTA正式公布了開(kāi)源雷達(dá)標(biāo)準(zhǔn)Ripple。目前成員包括 Aptiv, Blumio, Ford, Google, Infineon, NXP, 和Texas Instruments。
Google希望將自己多年的民用雷達(dá)技術(shù)打造成不依賴于硬件平臺(tái)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。某種程度上說(shuō)，Ripple是Project Soli項(xiàng)目的延續(xù)，Google覺(jué)得獨(dú)樂(lè)樂(lè)不如眾樂(lè)樂(lè)，大家一起玩，在這個(gè)移動(dòng)優(yōu)先，萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代，推動(dòng)新型雷達(dá)傳感技術(shù)普及。
Ripple為何此時(shí)公布？
正如前述，宏觀大氣候?qū)用?，?guó)家的政策鼓勵(lì)支持，以5G為支撐的萬(wàn)物互聯(lián)，由數(shù)據(jù)，算力，算法支撐的AI技術(shù)，以及蓬勃發(fā)展的大數(shù)據(jù)技術(shù)都到了一定的成熟階段。這些政策以及基礎(chǔ)設(shè)施的逐步成熟是民用雷達(dá)技術(shù)走向普及的先決條件。
微觀小氣候?qū)用?，由于芯片，算法，生產(chǎn)制造等方面的厚積薄發(fā)，毫米波雷達(dá)技術(shù)正處于歷史發(fā)展的最好時(shí)期。并且不管是在車載領(lǐng)域還是民用工業(yè)領(lǐng)域，大量的智能化需求如潮水般涌來(lái)。比如Telsa將部署智能座艙雷達(dá)，以實(shí)現(xiàn)兒童遺留檢測(cè)。Amazon也將使用60GHz雷達(dá)在自家Echo上實(shí)現(xiàn)睡眠監(jiān)測(cè)。也有廠商將雷達(dá)植入TWS耳機(jī)實(shí)現(xiàn)手勢(shì)操控。再比如雷達(dá)支持無(wú)創(chuàng)健康監(jiān)測(cè)功能；監(jiān)測(cè)家中年邁老人可能發(fā)生的跌倒等等，這些都是面向消費(fèi)者的新產(chǎn)品和服務(wù)。
由此可見(jiàn)，雷達(dá)正蓬勃發(fā)展。
但是快速發(fā)展所引發(fā)的問(wèn)題也是存在的，比如，目前的RFIC廠商比以往任何時(shí)候都要多，真的是百花齊放，百家爭(zhēng)鳴，各家平臺(tái)都有自己的軟硬件標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。對(duì)于開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，從一個(gè)平臺(tái)遷移至另一個(gè)平臺(tái)無(wú)疑是痛苦的；對(duì)公司來(lái)說(shuō)，無(wú)疑增加了研發(fā)成本；對(duì)行業(yè)來(lái)說(shuō)，也影響了雷達(dá)普及。其實(shí)還有一個(gè)群體，就是哪些對(duì)雷達(dá)射頻沒(méi)有深入認(rèn)識(shí)，但也想玩雷達(dá)應(yīng)用，解決實(shí)際場(chǎng)景問(wèn)題的群體，有沒(méi)有類似arduino那樣適合創(chuàng)客的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，目前還沒(méi)有。
借著行業(yè)快速發(fā)展的東風(fēng)，帶著解決上述問(wèn)題的使命，Ripple在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)推出不足為奇了。
Ripple目前的進(jìn)展
Ripple是開(kāi)源的，在Github上有其倉(cāng)庫(kù)，目前還在建設(shè)，只有一些必要的API文件，有興趣可以關(guān)注。
Ripple對(duì)民用雷達(dá)產(chǎn)業(yè)影響
我認(rèn)為Ripple的工作可能主要包含兩方面，即RF側(cè)以及基帶算法。1 RFIC本質(zhì)可以看成是MCU的外設(shè)，由于RFIC的特殊性，包含對(duì)RFIC的使能，初始化，靜態(tài)配置，動(dòng)態(tài)配置，診斷，校準(zhǔn)等。
那么Ripple的工作之一就是給出這些功能的抽象API，這種API是封裝了各家硬件不同，也就是芯片商無(wú)關(guān)的硬件抽象層，可以類比于CMSIS?？梢韵胂?，以后如果你TI的板子用的膩了，換了infineon的板子，又恰巧在使用Ripple，你發(fā)現(xiàn)RF配置文件，不管在文件命名，函數(shù)接口命名，使用規(guī)范，配置方式都是于TI一致的。這無(wú)疑極大提升平臺(tái)遷移效率以及降低開(kāi)發(fā)成本。試想，以后我開(kāi)發(fā)雷達(dá)產(chǎn)品，都不需要管各家ic廠商芯片差異性，只要學(xué)習(xí)統(tǒng)一API就可以了。
Interoperable software libraries: With standardized calls, software libraries can work across various radar hardware implementations, ensuring reusability and easier firmware upgrades.https://cta.tech/ripple.
2 基本通用算法庫(kù)，包含手勢(shì)（hand gesture），空間占用（occupancy），生命體征（vital signs）,跟蹤計(jì)數(shù)（tracking&counting）等。這些算法庫(kù)極有可能是開(kāi)源的，都可以用于定制化開(kāi)發(fā)。憑借Google在AI技術(shù)領(lǐng)域的積淀，這也將會(huì)極大促進(jìn)機(jī)器學(xué)習(xí)以及深度學(xué)習(xí)技術(shù)在民用小雷達(dá)中的應(yīng)用。
以后，不管是同一應(yīng)用的不同平臺(tái)之間切換，還是同一平臺(tái)的不同應(yīng)用定制開(kāi)發(fā)都將變得更簡(jiǎn)單更順滑。
是的，Google在做一個(gè)平臺(tái)， 框架都開(kāi)源，你在上面做各種擴(kuò)展應(yīng)用，讓學(xué)生、初創(chuàng)公司、學(xué)者，創(chuàng)客和研究人員更容易使用雷達(dá)。
TI降低整個(gè)車載雷達(dá)行業(yè)的開(kāi)發(fā)門檻，無(wú)數(shù)初創(chuàng)公司借此給行業(yè)添磚加瓦。那么Google的Ripple框架又將進(jìn)一步雷達(dá)技術(shù)平權(quán)化，今后的雷達(dá)開(kāi)發(fā)宛若arduino那般，不僅是初創(chuàng)公司，而且高校學(xué)生，乃至高中生都可以體驗(yàn)雷達(dá)開(kāi)發(fā)的樂(lè)趣。這就是Ripple的意義所在。用什么軟硬件方案不再重要，找出符合需求的場(chǎng)景應(yīng)用才是生財(cái)之道。
人人都能享受雷達(dá)技術(shù)帶來(lái)的各種智能化。我個(gè)人覺(jué)得這是ti的雷達(dá)開(kāi)發(fā)平權(quán)運(yùn)動(dòng)之后又一次民用雷達(dá)領(lǐng)域重要里程碑。讓過(guò)去軍事上才運(yùn)用的雷達(dá)技術(shù)普及千家萬(wàn)戶。
