自兩年前谷歌ATAP展示了酷炫的Project Soli，而特斯拉也開始使用毫米波雷達(dá)作為防撞探測(cè)雷達(dá)，越來(lái)越多的軟硬件開發(fā)者將目光投向了mmWave（毫米波）雷達(dá)技術(shù)。

利用Soli操控移動(dòng)設(shè)備的演示

Soli是一項(xiàng)運(yùn)用微型雷達(dá)監(jiān)測(cè)空中手勢(shì)動(dòng)作的新型傳感技術(shù)。這種特殊設(shè)計(jì)的雷達(dá)傳感器可以追蹤手部的運(yùn)動(dòng)，然后將采集到的mmWave雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行演算處理后，識(shí)別成一系列交互手勢(shì)，以控制可穿戴和手持設(shè)備。這項(xiàng)傳感技術(shù)的硬件基于英飛凌mmWave收發(fā)芯片，識(shí)別算法與軟件則由谷歌負(fù)責(zé)編寫，兩家公司深入合作，聯(lián)手對(duì)Soli技術(shù)進(jìn)行個(gè)人消費(fèi)類電子應(yīng)用的商業(yè)化開發(fā)。

其實(shí)運(yùn)動(dòng)識(shí)別與追蹤的解決方案已存在許多，比如光學(xué)成像、紅外線、超聲波、激光等等，與這些方案相比，mmWave方案優(yōu)勢(shì)非常明顯，因此適用范圍非常廣闊：

在室外環(huán)境下，紅外線干擾嚴(yán)重，依賴紅外線追蹤運(yùn)動(dòng)的解決方案可靠性不佳，而mmWave則幾乎不會(huì)受到紅外線干擾；
與光學(xué)成像方案相比，mmWave方案所需處理的數(shù)據(jù)較少，從而能夠間接降低功耗、提高分辨率，且在低光亮環(huán)境下mmWave方案依然適用；
受惠于多普勒效應(yīng)，mmWave方案依靠簡(jiǎn)單的計(jì)算就能輕松獲得物體的運(yùn)動(dòng)方向與速率；
mmWave具有一定穿透力，即使受到輕微遮擋，也能很好完成運(yùn)動(dòng)識(shí)別與追蹤的工作。
由于具備上述優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越多運(yùn)動(dòng)識(shí)別與追蹤應(yīng)用開始偏向采用mmWave解決方案，而這些應(yīng)用又反過(guò)來(lái)推動(dòng)mmWave解決方案逐步邁向成熟。來(lái)聽聽英飛凌電源管理及多元化市場(chǎng)部--射頻及傳感器部門亞太區(qū)總監(jiān)Jeffrey Mai的專業(yè)分析。

英飛凌電源管理及多元化市場(chǎng)部--射頻及傳感器部門亞太區(qū)總監(jiān)Jeffrey Mai
硬件具備，只欠算法東風(fēng)
英飛凌的mmWave雷達(dá)產(chǎn)品種類豐富，除了前面提到的谷歌Project Soli采用的60GHz方案外，還提供24GHz與77GHz方案。受無(wú)線信號(hào)衰減的影響，在信號(hào)發(fā)射功率一定的情況下，毫米波雷達(dá)頻率越高，其探測(cè)距離越短。
拿英飛凌的24GHz雷達(dá)與60GHz雷達(dá)舉例，24GHz雷達(dá)的探測(cè)距離最短可達(dá)到0.6~1m左右，而60GHz雷達(dá)的探測(cè)距離一般在2~3cm，當(dāng)然探測(cè)距離跟天線設(shè)計(jì)也息息相關(guān)。不過(guò)60GHz雷達(dá)的分辨率要優(yōu)于24GHz雷達(dá)，且尺寸較小。

24GHz方案與60GHz毫米波雷達(dá)方案對(duì)比
而根據(jù)探測(cè)距離與分辨率的不同，不同頻率的方案針對(duì)的應(yīng)用場(chǎng)景有所區(qū)別。如在安防或智能家居的應(yīng)用場(chǎng)景下，只需監(jiān)測(cè)室內(nèi)有無(wú)物體運(yùn)動(dòng)，卻對(duì)監(jiān)測(cè)范圍的要求較高，便適合采用24GHz雷達(dá)方案；而類似Soli的應(yīng)用則需要追蹤手部的細(xì)微變化，這對(duì)雷達(dá)分辨率的要求相當(dāng)高，因此適合采用能追蹤物體細(xì)微變化的60GHz方案。
mmWave的頻率范圍相當(dāng)寬廣（從30GHz到300GHz都被定義為mmWave），雖然不同mmWave雷達(dá)方案間的頻率落差巨大，但其硬件架構(gòu)卻是相似的，假如不考慮對(duì)mmWave信號(hào)進(jìn)行大量處理，只需DSP與Transceiver相配合，就能構(gòu)成最簡(jiǎn)單的mmWave系統(tǒng)。不過(guò)假如要對(duì)信號(hào)進(jìn)行大量處理，再考慮到不同應(yīng)用場(chǎng)景的具體需求，最終的硬件組成千變?nèi)f化。

24GHz收發(fā)芯片BGT24MTR11與XMC4200組成的mmWave系統(tǒng)
mmWave雷達(dá)其實(shí)并不是一項(xiàng)新興技術(shù)，它已在航空與國(guó)防領(lǐng)域發(fā)展多年，硬件方面趨于成熟。不過(guò)把原有技術(shù)移植于它用，其挑戰(zhàn)也隨之浮現(xiàn)：在全新的應(yīng)用場(chǎng)景下，需要重新定義信號(hào)并架構(gòu)協(xié)議。“直白來(lái)講，硬件或許還是那套硬件，但軟件已不是那套軟件了。這正是為什么Soli要由兩家公司連手開發(fā)的原因——谷歌搭建應(yīng)用場(chǎng)景并探索信號(hào)處理的算法，英飛凌則根據(jù)谷歌的需求調(diào)整芯片以配合，”Jeffrey表示。

Jeffrey表示，雖然mmWave雷達(dá)的應(yīng)用場(chǎng)景有很多，但眼下還沒(méi)有辦法用某種統(tǒng)一算法來(lái)涵蓋所有，只能根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)開發(fā)專用的算法，因此mmWave雷達(dá)要大范圍應(yīng)用還存在不小門坎。不過(guò)隨著算法越來(lái)越多、越來(lái)越成熟，mmWave市場(chǎng)會(huì)越來(lái)越大，預(yù)計(jì)三到五年之內(nèi)，mmWave雷達(dá)應(yīng)用的成功案例將如雨后春筍般涌現(xiàn)，而英飛凌希望能與更多的應(yīng)用客戶合作，將這一時(shí)間提前。

英飛凌在mmWave收發(fā)器與DSP的研發(fā)上深耕多年，積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，能為不同應(yīng)用場(chǎng)景提供完善的硬件支持。不過(guò)面對(duì)來(lái)自算法的挑戰(zhàn)，英飛凌依然需要與客戶、合作伙伴攜手共進(jìn)，互相配合推敲打磨出最終的解決方案。
各領(lǐng)域應(yīng)用含苞待放，24GHz有望加速先行

工業(yè)應(yīng)用一直是英飛凌的強(qiáng)項(xiàng)，mmWave雷達(dá)在工業(yè)方面的應(yīng)用也非常廣泛，尤其是24GHz雷達(dá)。目前mmWave雷達(dá)的工業(yè)應(yīng)用以24GHz為主流，少數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景會(huì)采用60GHz雷達(dá)。

英飛凌60GHz雷達(dá)芯片大小與手指對(duì)比
從全球案例看來(lái)，目前mmWave雷達(dá)在工業(yè)方面的應(yīng)用主要集中在以下幾個(gè)方面：
建筑與智能家居（物聯(lián)網(wǎng)）
室內(nèi) / 室外照明
智能街燈
無(wú)人機(jī) / 多軸飛行器
安全應(yīng)用
機(jī)器人

在建筑與智慧家居方面，mmWave雷達(dá)可用來(lái)監(jiān)測(cè)雷達(dá)附近有無(wú)生物活動(dòng)，進(jìn)而調(diào)節(jié)室內(nèi)外的照明，或者其它電器的開關(guān)，如空調(diào)、電視等；
mmWave雷達(dá)對(duì)節(jié)約用電也有所貢獻(xiàn)，智能街燈系統(tǒng)采用它監(jiān)測(cè)街道車流與行人情況，以此調(diào)節(jié)街燈明暗，減少公共用電支出，同時(shí)安裝在路燈上的mmWave雷達(dá)所收集的晝夜街道資料對(duì)城市規(guī)劃大有說(shuō)明；
而在高空穿梭的無(wú)人機(jī)則利用mmWave探測(cè)周遭360度的情況，防止遭遇意外碰撞，這與汽車的防碰撞應(yīng)用類似；
mmWave雷達(dá)還可用于輔助生物識(shí)別等安全應(yīng)用，探尋描繪識(shí)別對(duì)象的身材輪廓，以提高其它生物識(shí)別技術(shù)的準(zhǔn)確性；
mmWave雷達(dá)對(duì)于遠(yuǎn)程探測(cè)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，更是不可或缺的傳感器，讓操控著得以輕松知曉危險(xiǎn)地域的環(huán)境情況。
相信隨著時(shí)間推移，這類mmWave雷達(dá)的創(chuàng)新應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越多。
可穿戴與手持設(shè)備
mmWave雷達(dá)在可穿戴與手持設(shè)備上的應(yīng)用，Soli當(dāng)然首屈一指。可穿戴與手持設(shè)備對(duì)芯片尺寸與功耗的要求相當(dāng)高，雖然Soli的尺寸與功耗已經(jīng)相當(dāng)小了，不過(guò)依然有進(jìn)一步優(yōu)化的空間；而算法一直是Project Soli的最大挑戰(zhàn)，谷歌對(duì)此的投入的資源也是相當(dāng)多，從項(xiàng)目開始到現(xiàn)在已有兩年，依然在打磨算法。目前英飛凌已與谷歌合作推出了Soli A、Soli B，不久還將推出Soli C，相信屆時(shí)又會(huì)再次讓行業(yè)驚艷。

去年在“Google I/O”大會(huì)上展示的手勢(shì)控制產(chǎn)品原型所采用的Soli芯片
除了手勢(shì)識(shí)別應(yīng)用Soli以外，英飛凌還正與合作伙伴探索mmWave雷達(dá)在AR/VR領(lǐng)域的應(yīng)用。AR/VR設(shè)備的菜單操作是道難題，若用遙控設(shè)備操作菜單，會(huì)大大破壞AR/VR的沉浸感。如采用mmWave雷達(dá)，可在用戶眼前的40~50cm處浮現(xiàn)能用手進(jìn)行互動(dòng)的虛擬菜單，mmWave雷達(dá)采集用戶手勢(shì)，完成相應(yīng)的指令輸入，以此實(shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)的無(wú)縫銜接。

利用mmWave雷達(dá)技術(shù)對(duì)虛擬界面進(jìn)行操作
汽車
ADAS的實(shí)現(xiàn)離不開mmWave雷達(dá)的指引，而各國(guó)也紛紛出臺(tái)法規(guī)強(qiáng)制要求汽車安裝防撞雷達(dá)。除了日漸成熟的77GHz前向防撞雷達(dá)，24GHz的側(cè)向/后向防撞雷達(dá)亦備受關(guān)注。相比77GHz解決方案，24GHz解決方案具有良好的成本優(yōu)勢(shì)，適用于盲點(diǎn)檢測(cè)（BSD）、變道輔助（LCA）、追尾警報(bào)（RCTA）等應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)成本敏感的汽車異常具有吸引力。

因?yàn)槠嚨膽?yīng)用場(chǎng)景已非常明確，全球各車廠探索多年，所以算法與軟件已非mmWave雷達(dá)用于汽車的主要挑戰(zhàn)，取而代之的挑戰(zhàn)是確保芯片符合安規(guī)和汽車級(jí)要求。英飛凌在汽車電子領(lǐng)域馳騁多年，作為全球第二大的汽車電子芯片供貨商，英飛凌深知安全的重要性，所供應(yīng)的汽車級(jí)器件均通過(guò)AEC-Q100及相關(guān)安規(guī)認(rèn)證。從安全角度出發(fā)，英飛凌的mmWave雷達(dá)絕對(duì)是汽車防碰撞應(yīng)用的最佳選擇；在確保安全的前提下，與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比，英飛凌mmWave雷達(dá)系列產(chǎn)品亦能提供給客戶超高性價(jià)比的價(jià)值。特別值得一提的是，英飛凌的mmWave雷達(dá)種類齊全，是第一家針對(duì)任何類型的短距離雷達(dá)ADAS應(yīng)用都能提供具有競(jìng)爭(zhēng)力和長(zhǎng)期產(chǎn)品規(guī)劃之解決方案的供貨商。

成功案例不斷涌現(xiàn)，英飛凌加強(qiáng)24GHz方案中國(guó)布局

為了切實(shí)將mmWave技術(shù)引入了人們生活當(dāng)中，致力于讓人們生活更加便利、安全和環(huán)保的英飛凌已逐漸將更多資源往該市場(chǎng)方向傾斜。在可穿戴與手持設(shè)備和汽車應(yīng)用上，英飛凌有余力提供給合作伙伴與谷歌Project Soli相類似的深度合作；在分散的工業(yè)應(yīng)用上，英飛凌亦能憑借立體的服務(wù)體系，為中小客戶提供完善、及時(shí)的技術(shù)支持。

在中國(guó)市場(chǎng)，英飛凌已與眾多方案設(shè)計(jì)合作伙伴展開合作，為客戶提供完整的24GHz mmWave雷達(dá)解決方案，而且已經(jīng)取得了豐碩成果。比如最近成功的安防案例，客戶想讓攝像頭在監(jiān)控范圍內(nèi)出現(xiàn)移動(dòng)物體時(shí)，能自動(dòng)轉(zhuǎn)向移動(dòng)物體并對(duì)準(zhǔn)拍攝，英飛凌的方案設(shè)計(jì)合作伙伴利用英飛凌的24GHz雷達(dá)等相關(guān)器件，結(jié)合客戶提供的應(yīng)用場(chǎng)景編制算法，最終形成完整的解決方案，目前該方案已開始出貨。

英飛凌24/60GHz雷達(dá)解決方案主要市場(chǎng)及需求
所以假如您正在進(jìn)行與上述案例類似或者創(chuàng)新的運(yùn)動(dòng)識(shí)別與追蹤項(xiàng)目，可隨時(shí)與我們聯(lián)系，英飛凌及方案設(shè)計(jì)合作伙伴將非常樂(lè)意與您交流溝通。