4D成像雷达拆解分析

雷达曾经是一个缓慢增长的市场,以满足军事等成熟应用的需求。近年来,情况改变了很多。雷达,尤其是“成像雷达”,堪比娱乐界的明星。汽车和消费应用激发了系统设计师的想象力,并推动雷达的增长达到两位数。

雷达芯片以低成本在许多消费类设备中得到应用,在汽车工业中也找到了坚实的应用基础。各主机厂都在自己的ADAS技术中使用了雷达,最终好处是道路的公共安全。

现在出现了4D成像雷达,并已在汽车中进行尝试。出于对其如何实现的好奇,Systems Plus Consulting(Yole子公司)拆解了一个4D雷达模组,选择的是Vayyar第一代高度集成的单片RF SoC板。

拆解师主要关心的是如何设计这样的产品,如何产生高分辨率的4D图像。

本次拆解的是Vayyar基于3-10GHz的RF SoC板。针对不同国家对频率范围的限制,其后续产品还有57-64GHz和77-81GHz的,以提供更大的最大带宽和更高的分辨率范围。

根据System Plus的说法,Vayyar设计了一个小板,同时容纳RF SoC和MCU。这种设置允许RF SoC与系统供应商选择的任何外部应用处理器一起工作;集成的收发器发送和接收的大量信号,并通过高速DSP在SoC上进行处理。

UWB 4D雷达成像芯片+带有21个天线的RF板 拆解显示,Vayyar的单个RF SoC用于发送/接收3．3-10- GHz RF信号。系统使用两块板:一块用于RF收发器、SRAM数据采集和USB类型的数据流(红色轮廓);另一个用于数据处理和BT/Wi-Fi连接(中间蓝色轮廓)。

该RF SoC配备了“一个在收发器芯片中具有大量SRAM存储器的片上DSP”。RF SoC将数据提供给安装在Walabot板上的MCU。而Walabot本质上是一款FMCW(调频连续波)雷达,是该公司研发的首先用于智能家居和手机的产品,被誉为“透视眼”,能够“让你看穿美女的一切”。

据介绍,Walabot Home跌倒检测系统使家庭成员和护理人员能够密切关注可能会摔倒的老年人。基于雷达,它可以通过墙壁和窗帘感知到人。其中一个好处是被监控的人不需要穿戴设备。

看看Walabot Home的设置初衷,它是一个智能系统,可以跟踪人们的活动,并了解他们是否摔倒需要帮助。这款小巧纤薄的器件使用了一种传感器系统,可以处理类似Wi-Fi信号的低功率无线电波来确定一个人的位置。

系统核心的RF-SoC结合了3GHz-81GHz的发射器和接收器,通过分析发送和接收的大量信号来生成高分辨率的4D图像,而无需外部CPU。由于集成了收发器和高数据处理速度的DSP,该技术能够创建精确的态势场景。

该系统可以显示人和物体的大小、位置和移动情况,无需使用摄像头就能对环境进行完整的实时分类。而且,它不像摄像头那样,不会侵犯个人隐私。

至于RF SoC,该系统采用超宽带(UWB)系统,可探测人及其在空间中的位置。UWB通过使用持续时间极短(从几十皮秒到几纳秒)的RF能量脉冲来发射和接收信号。实际上,它是一种允许在十分之一瓦的天线上利用电能达到每秒千兆比特的频带。这种技术的优点在于,由于脉冲本身的反射,脉冲的短暂性使得UWB对干扰不太敏感。

成本分析专家Stéphane Elisabeth说,RF SoC中的MCU“只将SRAM数据转换成USB数据流类型”,这一步至关重要,因为它使Vayyar的RF SoC中立且灵活,足以与系统设计师选择的任何外部CPU或应用处理器协同工作。不管是高通公司的Snapdragon,还是其他公司的应用处理器。如果需要,它都可以执行复杂的成像算法。

对于汽车应用,Tier 1和汽车主机厂正在为ADAS和车内占用检测开发成像雷达。正是这个Walabot Home系统,让Vayyar在汽车市场取得了进展。