從人的步行方式識別人的汽車雷達

在接下來的十年里，我們將見證智能互聯(lián)系統(tǒng)的海嘯。機器、建筑物、車輛和個人電器都將配備更多智能。而這種智能將是相互關聯(lián)的——物聯(lián)網(wǎng) (IoT)。智能系統(tǒng)將不引人注目、超小型、廉價、智能和節(jié)能。它們將包括傳感器、執(zhí)行器以及處理和通信能力，通常在單芯片無線解決方案中。

我看到的一個令人興奮的發(fā)展是全 CMOS 79-GHz 雷達模塊。這種雷達的簡化版本已經(jīng)在高端汽車中使用，使車輛能夠從駕駛員那里接管許多任務，但目前的雷達傳感器仍然類似于用于調節(jié)空中和海上交通的雷達。它們大多使用特定的 SiGe（硅鍺）技術制造。由此產生的傳感器又大又貴，這使得它們不適合不顯眼地集成到自動駕駛汽車或無人機等應用中。

一種解決方案是開發(fā)基于 CMOS 技術的雷達芯片，這是 imec 和其他研究實驗室一直在研究的。最終，目標是實現(xiàn)緊湊的片上雷達——一種以比目前低得多的功耗提供更高性能的芯片。此外，這種雷達將具有額外的特性和功能，例如能夠區(qū)分行人和騎自行車的人。該技術甚至可以通過走路的方式識別個人。

在過去的三年中，imec 通過為這種 28-nm CMOS 技術的片上雷達制造構建塊奠定了基礎。到目前為止，我們已經(jīng)開發(fā)出一種有效的 79-GHz 收發(fā)器，2015 年，我們還在微型 PCB 上集成了天線。結果是一個相當完整的雷達系統(tǒng)，只有幾平方厘米。下一步將是使這些構建塊變得更好，具有附加功能和更好的分辨率。在系統(tǒng)層面，挑戰(zhàn)在于開發(fā)超出當今雷達能力的應用。

使雷達傳感器更小、更靈敏的方法之一是使用更高的信號頻率。例如，使用 140 GHz，將更小的天線集成到芯片上，從而提高多普勒分辨率和更好的深度分辨率。

與此同時，我們的研究人員正在為 79-GHz 和 140-GHz 系統(tǒng)實施智能信號處理。雷達接收到的反射信號不僅包含有關雷達周圍物體位置的信息，還包含有關其運動的信息。這種“微多普勒”信息可以將行人與跑步者、騎自行車者或動物區(qū)分開來。它甚至可能最終被用來區(qū)分個體。因此，例如，汽車將能夠識別其駕駛員并根據(jù)雷達信息允許訪問。

為了使這種微多普勒信息可訪問，imec 將部署用于模式識別和自動學習的算法——目前用于圖像處理的算法。有了這些，我們的雷達將學會識別和區(qū)分單個物體的微多普勒特征。在隨后的階段，我們將結合多個雷達的信號來創(chuàng)建汽車周圍情況的完整 360 度圖像。

最后，為了使圖像更完整甚至更智能，可以將雷達信息與其他應用程序的信息相結合，例如相機或超聲波傳感器。每種類型的傳感器都有其提供獨特信息的應用領域，并且圖像傳感器通常更擅長識別道路或交通標志上的標記。這種“傳感器融合”將使雷達成為真正的物聯(lián)網(wǎng)應用

審核編輯 黃昊宇