過去十年中，雷達型感測器成為汽車和工業應用領域中受認可的感測模態。雷達協助實現需要長距離、環境彈性與更高感測解析度的設計，非常適合先進駕駛輔助系統 (ADAS)，例如碰撞偵測及水平感測。
隨著互補式金屬氧化物半導體 (CMOS) 式系統單晶片 (SoC) 雷達感測器的推出，在汽車停車輔助、腳踢開啟 (KTO) 感測、車門障礙物偵測、機器人和電動自行車等應用中，雷達開發與部署都變得更加容易。
為滿足成本與功率有限的汽車和工業應用要求，現今的 77-GHz 雷達 SoC 感測器需要全新的設計架構。像 TI AWRL1432 和 IWRL1432 SoC 等裝置擁有電源管理功能，可運用快速工作週期進入不同的電源狀態，僅在需要時有效運轉雷達前端、數位處理核心或記憶體等內部元件。將平均功耗自 >1 W 降至 <5 mW (視頻擾配置而定)，為硬體設計人員在散熱設計中提供更多彈性，並可透過移除散熱片降低成本，進而簡化印刷電路板設計。
以軟體定義的雷達實現全新且更彈性的安裝
汽車製造商的感測模態選擇決定通常視感測器在車內的目的而定，例如腳踢開啟 (KTO) 感測器應在車輛停車且上鎖時處於待機偵測模式。過去為防止車輛電池在停車時消耗電量，汽車製造商會選擇電容或超音波等低功耗感測模態。但這些感測器存在故障偵測、環境可靠性及辨識性能等挑戰。AWRL1432 等低功耗 77-GHz 雷達的備用人員偵測功耗為 <3 mW，可在任何環境條件下提升辨識準確性，並可簡化降低整體系統部署成本的設備。
您可對雷達感測器進行配置，視低功率或高性能的需求而定，以動態方式切換不同操作模式。以 KTO 感測為例，裝置可以 <3-mW 備用人體偵測模式運作，並在偵測到人員時轉為高性能模式以進行腳踢動作辨識及誤判偵測功能，如圖 1 所示。
圖 1：AWRL1432 雷達感測器可以動態方式切換成低功率或高性能模式
在 ADAS 空間中，傳統停車輔助系統會使用攝影感測器和 8 到 12 個超音波感測器，但現已演變成更穩固且更具成本效益的自動化系統。雖然每個超音波感測器都能更具成本效益，但其主要缺點包括感測器對車輛美感 (必須打洞)、嚴峻環境中性能及續航里程偵測性能 (最大與最小可量測距離) 造成的影響。
現在汽車設計人員可選擇不增加超音波感測器，改為運用具停車輔助功能的現有轉角雷達感測器及 TI 具成本效益的 AWRL1432 整合式雷達 SoC，以涵蓋車輛四周視野範圍，如圖 2 所示。視天線配置而定，AWRL1432 超短距雷達感測器可偵測最近 3 公分、最遠 15 公尺外的靜態物體。
圖 2：使用雷達感測器提供 360 度停車輔助範圍
如圖 3 所示，您可在車輛保險桿中央使用相同感測器進行停車輔助與 KTO，並以轉角感測器進行停車輔助與盲點偵測。為實現這種多模態用途，雷達感測器不但需為軟體可配置，也需具備架構彈性，依需求進行高性能或低功率調整。
圖 3：多模態雷達感測器處理停車輔助與 KTO
以低功率雷達感測器在嚴苛環境下運作
超音波感測器在非汽車應用中常會用來提供物體和人員近距感測，例如停車柵欄的車輛進出控制，或是施工堆高機、農業機器和電動自行車等非公路用車的碰撞預防，如圖 4 所示。由於準確性要求提高，因此 77-GHz 雷達感測器已逐漸取代超音波感測器。IWRL1432 因成本較低，可協助以更經濟實惠的價格與更精巧體積實作和部署停車柵欄感測器。這些感測器的雷達頻率性能較高，適合應用在電動自行車、摩托車和農業設備上進行物體偵測與部署，並使偵測物體和人員的距離範圍從 1 公尺增加到 60 公尺以上。
圖 4：在嚴苛環境下以 77GHz 雷達解決感測挑戰的應用
圖 5 中的儲槽液位感測器即使在蒸氣、泡沫和其他富挑戰性的環境下，都可發出自液體或固體表面反射的無線電波，以量測工業環境中的液體液位和固體位準。本應用的主要需求為超低功耗、偵測準確度和員工安全。77-GHz IWRL1432 感測器在內建深沉睡眠模式下可提供 <10 mJ/量測的功耗，以安全完整性等級 2 為目標，提供毫米位準量測準確度。
圖 5：77GHz 雷達感測器的安裝位置在工業儲槽上方，以供位準量測使用
結論
汽車或工業應用中的超音波與電容感測各有其設計挑戰。雷達感測領域中兼具最佳成本與功率的裝置不僅能克服設計挑戰，也可為車輛或工業環境中持續演進的應用開啟更多可能性。
