電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李誠(chéng)）人工智能、5G、大數(shù)據(jù)這些技術(shù)加快了各行各業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)。工業(yè)4.0時(shí)代即將到來(lái)，工業(yè)技術(shù)也在朝著智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展。工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)是我國(guó)目前工業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)之一。毫米波雷達(dá)傳感器具有穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)，多用于工業(yè)自動(dòng)化建設(shè)中，工業(yè)機(jī)器人、機(jī)械臂等智能設(shè)備能夠合理規(guī)范的自動(dòng)化運(yùn)作與毫米波雷達(dá)的高精度檢測(cè)能力密切相關(guān)。

毫米波雷達(dá)與其他雷達(dá)在工業(yè)應(yīng)用中有什么優(yōu)勢(shì)

目前雷達(dá)傳感器主要分為三種：激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)。不同種類雷達(dá)的工作機(jī)制和探測(cè)能力均有所差異，下面將對(duì)毫米波雷達(dá)在工業(yè)應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行解析。

穿透能力強(qiáng)，基于不同的工作機(jī)制，不同雷達(dá)的穿透能力也不一樣，激光雷達(dá)使用的是激光束對(duì)物體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，無(wú)法穿透遮擋物體。超聲波雷達(dá)是通過(guò)發(fā)射超聲波的方式他測(cè)物體，當(dāng)超聲波遇到一些密度較高、硬度較大的被測(cè)物體時(shí)無(wú)法穿透。毫米波是通過(guò)發(fā)射電磁波的方式對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行探測(cè)，電磁波可以穿透很多非金屬物體如水、玻璃、植物等。毫米波雷達(dá)在這三種雷達(dá)中的穿透能力更強(qiáng)。

探測(cè)距離遠(yuǎn)，激光雷達(dá)是通過(guò)激光對(duì)物體監(jiān)測(cè)，在不受物體遮擋的情況下探測(cè)距離可達(dá)50米。超聲波雷達(dá)在0.1米至3米之間探測(cè)的精度最高，一般探測(cè)距離（側(cè)方）可達(dá)8米，多應(yīng)用于汽車?yán)走_(dá)上。毫米波雷達(dá)的毫米波介于厘米波與微波之間，兼容了光電雷達(dá)和微波雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)穿透能力更強(qiáng)，一般探測(cè)距離在0~200米之間，因此毫米波的探測(cè)距離更遠(yuǎn)。

工作環(huán)境抗干擾能力強(qiáng)，激光雷達(dá)在光照強(qiáng)烈的環(huán)境下工作時(shí)會(huì)因強(qiáng)光干擾降低性能，影響探測(cè)結(jié)果，在溫度過(guò)高或有煙霧的場(chǎng)景下工作也會(huì)對(duì)測(cè)量精度有影響。超聲波雷達(dá)是通過(guò)超聲波在介質(zhì)中傳播的，由于介質(zhì)的不同超聲波傳輸?shù)乃俣纫矔?huì)有所變化，在雨雪、風(fēng)沙天等不良天氣環(huán)境下工作會(huì)對(duì)測(cè)量的精度有所影響。毫米波雷達(dá)不受介質(zhì)、光照強(qiáng)度以及溫度影響對(duì)外界環(huán)境抗干擾能力強(qiáng)。

毫米波雷達(dá)憑借探測(cè)距離遠(yuǎn)、穿透能力強(qiáng)、不受工作環(huán)境約束等性能優(yōu)勢(shì)領(lǐng)先激光雷達(dá)和超聲波雷達(dá)，現(xiàn)多應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。為此，德州儀器還在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用的各個(gè)細(xì)分領(lǐng)域中推出了相應(yīng)的毫米波雷達(dá)芯片。

TI IWR1443 76~81GHz工業(yè)安防毫米波雷達(dá)傳感器

隨著科技水平的提高，傳統(tǒng)工廠也朝著智慧型工廠轉(zhuǎn)變，引入了機(jī)械臂、智能機(jī)器人等自動(dòng)化設(shè)備。在完全自動(dòng)化的工廠里安全問(wèn)題是最為重要的，TI為此推出了工業(yè)毫米波傳感器，可用于人員或物體檢測(cè)，當(dāng)傳感器檢測(cè)到有人或物靠近時(shí)會(huì)觸發(fā)安全防護(hù)系統(tǒng)，減少碰撞事故的發(fā)生。毫米波傳感器不會(huì)因工廠內(nèi)的粉塵較多和光線強(qiáng)度問(wèn)題而影響探測(cè)的精度。

IWR1443是一款基于FMCW技術(shù)高度集成的毫米波傳感器芯片。覆蓋了76~81GHz毫米波頻段，與傳統(tǒng)的24GHz頻段相比波長(zhǎng)更短。且具有4GHz的連續(xù)帶寬，提高了距離分辨率，有助于對(duì)近距離物體的探測(cè)。

該芯片內(nèi)部集成了閉環(huán)PLL超精確線性調(diào)頻脈沖引擎，且支持三個(gè)信號(hào)發(fā)射通道和兩個(gè)信號(hào)接收通道，在發(fā)射毫米波信號(hào)時(shí)可兩個(gè)通道同時(shí)工作。IWR1443由兩個(gè)ARM Cortex-R4F無(wú)線電控制系統(tǒng)組成，一個(gè)用于射頻校準(zhǔn)和安全監(jiān)測(cè)，另一個(gè)用于芯片主控，可實(shí)現(xiàn)主、從雙模自由切換。

在接口方面由兩個(gè)SPI接口，可通過(guò)SPI接口與外設(shè)處理器互聯(lián)實(shí)現(xiàn)控制。在電源管理方面采用了低壓降的電源網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)了電源抑制比。IWR1443可在－40℃~105攝氏度的寬溫環(huán)境下正常運(yùn)行，還采用了10.4mm*10.4mm 161Pin的BGA封裝，方便工程師設(shè)計(jì)布局，減小空間占比。該芯片具有體積小、功耗低、精度高耐溫寬等特點(diǎn)，適用于工業(yè)應(yīng)用的工廠自動(dòng)化、工業(yè)測(cè)距傳感器、工業(yè)測(cè)速傳感器和安全防護(hù)裝置中。

TI IWR6843 60~64GHz工業(yè)智能機(jī)器人毫米波雷達(dá)傳感器

工業(yè)機(jī)器人與人類一起工作時(shí)移動(dòng)緩慢，機(jī)械臂和自動(dòng)化工業(yè)機(jī)器人制造商必須在機(jī)器人設(shè)計(jì)中提高環(huán)境傳感性能，以快速檢測(cè)和防止可能的碰撞。為此TI設(shè)計(jì)了一款適用于機(jī)器人的毫米波雷達(dá)傳感器IWR6843。

這是一款基于FMCW技術(shù)設(shè)計(jì)毫米波雷達(dá)傳感器，可進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理并出決策的智能傳感器芯片，能夠在60~64GHz頻段中運(yùn)行。同樣支持4通道接收，3通道發(fā)射毫米波信號(hào)，PLL閉環(huán)控制，硬件加速等，大致參數(shù)和IWR1443相同，不同的是加入了C674x DSP信號(hào)處理器，提高運(yùn)算力。在偵測(cè)距離方面該雷達(dá)傳感器芯片可對(duì)10米內(nèi)的物體進(jìn)行偵測(cè)，被偵測(cè)對(duì)象不限。

在偵測(cè)角度方面，最大支持120°大視角偵測(cè)以準(zhǔn)確感應(yīng)周圍環(huán)境，避免工業(yè)機(jī)器人與其他物體或人碰撞產(chǎn)生危險(xiǎn)。IWR6843可在煙霧、粉塵、照明條件不良的環(huán)境下工作，還能夠?qū)ν该魑矬w檢測(cè)，滿足工業(yè)生產(chǎn)需求，解決人機(jī)交互問(wèn)題。

總結(jié)

工業(yè)自動(dòng)化的高速發(fā)展與傳感器密切相關(guān)。毫米波雷達(dá)以穿透能力、探測(cè)能力和對(duì)環(huán)境工作環(huán)境的抗干擾能力突出，與激光雷達(dá)相比成本相對(duì)較低的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)多被用于工業(yè)生產(chǎn)中，助力工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，以更好的姿態(tài)迎接工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)。

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編輯：jq