在剛過去的CES 2022,也就是全球最大的消費電子展上,CTA( Consumer Technology Association)正式宣布全新的工業(yè)及民用雷達系統(tǒng)開發(fā)標準Ripple,以期進一步推動民用小雷達(tiny radar)的開發(fā)互通性(interoperability )以及在工業(yè),車載,醫(yī)療等領域的大范圍普及。這項工作表面由CTA主持,但背后辛苦干活,開展實質(zhì)性工作的則是科技巨頭,Google。
那么問題來了,Ripple到底是啥,為什么CTA在這個時間點宣布Ripple,Ripple目前進展如何,Ripple對整個民用雷達產(chǎn)業(yè)可能產(chǎn)生哪些影響等等。我拋磚引玉,嘗試分享一些我的理解。咱們開始第一個問題。
Ripple是什么?
Ripple就是漣漪,這個問題簡單,不會的查下辭典就好了,好,下一個問題。
要說清Ripple是什么,咱們先來段鋪墊,時間回到2015年,在當年的Google I/O大會上,Google正式發(fā)布其ATAP部門雷達研究及工程化的最新成果,Project Soli。
為何推出Soli?
與孕育Waymo的Google X實驗室有所不同,ATAP更注重移動便攜設備技術(shù)創(chuàng)新,并且是面向產(chǎn)品化而非僅僅工程研究。人機交互(HMI)是移動便攜設備的創(chuàng)新高地,其中的設備傳感器又是交互基礎,ATAP覺得視覺,聲波,紅外什么的研究已經(jīng)很多了,而且目前這些傳感方式各有各的問題,干脆在移動端引入一種全新的傳感方式吧,ATAP希望這是一種全新的人機接口,不犧牲隱私為前提。低處理負荷,高精度,低功耗,小型化等等優(yōu)勢。
就這樣,在軍事領域大放異彩的雷達技術(shù)走向民用移動設備端,Google邁出了第一步。
▲ Project Soli Radar Evolution
2015年發(fā)布后,Google進行了小范圍的SDK release和更多的測試,并且與infineon合作,將Soli雷達芯片化。而在次年的Google I/O 2016上, 正式推出低功耗,小尺寸Soli芯片,以便植入智能手表,手機等移動設備。這是Soli雷達項目的高光時刻。
▲ Project Soli Chip
ATAP的Soli項目先期主要還是以手勢識別為主。當然過程中攻克了諸多技術(shù)難題,比如360° Sensing,基于機器學習,Soli能夠從各個角度感知人員手勢,而非特定角度。
學界基于該芯片評估版發(fā)布的應用范圍則要寬廣很多,也很有趣,比如基于Soli隔空彈琴什么的,IEEE上有相當多的論文,有興趣的可以看看。
2019年,Google推出搭載Soli芯片的Pixel 4,借助Soli實現(xiàn)諸多隔空操作體驗。當然市場反饋不及預期,在后來的Pixel手機再未搭載Soli。但Google堅信技術(shù)絕對是個好技術(shù),可能場景沒找對?有更多場景可以發(fā)掘。
這不2021年,Soli再次回歸,搭載Soli的Nest Hub2用于睡眠監(jiān)測,Google在睡眠監(jiān)測方面也是費了不少心思,有興趣可以看看Google 技術(shù)博客。
▲ Google Nexus Pixel 4
接下來的發(fā)展就是文章開頭的一幕,CES 2022 CTA正式公布了開源雷達標準Ripple。目前成員包括 Aptiv, Blumio, Ford, Google, Infineon, NXP, 和Texas Instruments。
Google希望將自己多年的民用雷達技術(shù)打造成不依賴于硬件平臺的行業(yè)標準。某種程度上說,Ripple是Project Soli項目的延續(xù),Google覺得獨樂樂不如眾樂樂,大家一起玩,在這個移動優(yōu)先,萬物互聯(lián)的時代,推動新型雷達傳感技術(shù)普及。
Ripple為何此時公布?
正如前述,宏觀大氣候?qū)用?,國家的政策鼓勵支持,?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/5G/">5G為支撐的萬物互聯(lián),由數(shù)據(jù),算力,算法支撐的AI技術(shù),以及蓬勃發(fā)展的大數(shù)據(jù)技術(shù)都到了一定的成熟階段。這些政策以及基礎設施的逐步成熟是民用雷達技術(shù)走向普及的先決條件。
微觀小氣候?qū)用?,由于芯片,算法,生產(chǎn)制造等方面的厚積薄發(fā),毫米波雷達技術(shù)正處于歷史發(fā)展的最好時期。并且不管是在車載領域還是民用工業(yè)領域,大量的智能化需求如潮水般涌來。比如Telsa將部署智能座艙雷達,以實現(xiàn)兒童遺留檢測。Amazon也將使用60GHz雷達在自家Echo上實現(xiàn)睡眠監(jiān)測。也有廠商將雷達植入TWS耳機實現(xiàn)手勢操控。再比如雷達支持無創(chuàng)健康監(jiān)測功能;監(jiān)測家中年邁老人可能發(fā)生的跌倒等等,這些都是面向消費者的新產(chǎn)品和服務。
由此可見,雷達正蓬勃發(fā)展。
但是快速發(fā)展所引發(fā)的問題也是存在的,比如,目前的RFIC廠商比以往任何時候都要多,真的是百花齊放,百家爭鳴,各家平臺都有自己的軟硬件標準及規(guī)范。對于開發(fā)者來說,從一個平臺遷移至另一個平臺無疑是痛苦的;對公司來說,無疑增加了研發(fā)成本;對行業(yè)來說,也影響了雷達普及。其實還有一個群體,就是哪些對雷達射頻沒有深入認識,但也想玩雷達應用,解決實際場景問題的群體,有沒有類似arduino那樣適合創(chuàng)客的開發(fā)平臺,目前還沒有。
借著行業(yè)快速發(fā)展的東風,帶著解決上述問題的使命,Ripple在這個時間點推出不足為奇了。
Ripple目前的進展
Ripple是開源的,在Github上有其倉庫,目前還在建設,只有一些必要的API文件,有興趣可以關(guān)注。
Ripple對民用雷達產(chǎn)業(yè)影響
我認為Ripple的工作可能主要包含兩方面,即RF側(cè)以及基帶算法。1 RFIC本質(zhì)可以看成是MCU的外設,由于RFIC的特殊性,包含對RFIC的使能,初始化,靜態(tài)配置,動態(tài)配置,診斷,校準等。
那么Ripple的工作之一就是給出這些功能的抽象API,這種API是封裝了各家硬件不同,也就是芯片商無關(guān)的硬件抽象層,可以類比于CMSIS??梢韵胂?,以后如果你TI的板子用的膩了,換了infineon的板子,又恰巧在使用Ripple,你發(fā)現(xiàn)RF配置文件,不管在文件命名,函數(shù)接口命名,使用規(guī)范,配置方式都是于TI一致的。這無疑極大提升平臺遷移效率以及降低開發(fā)成本。試想,以后我開發(fā)雷達產(chǎn)品,都不需要管各家ic廠商芯片差異性,只要學習統(tǒng)一API就可以了。
Interoperable software libraries: With standardized calls, software libraries can work across various radar hardware implementations, ensuring reusability and easier firmware upgrades.https://cta.tech/ripple.
2 基本通用算法庫,包含手勢(hand gesture),空間占用(occupancy),生命體征(vital signs),跟蹤計數(shù)(tracking&counting)等。這些算法庫極有可能是開源的,都可以用于定制化開發(fā)。憑借Google在AI技術(shù)領域的積淀,這也將會極大促進機器學習以及深度學習技術(shù)在民用小雷達中的應用。
以后,不管是同一應用的不同平臺之間切換,還是同一平臺的不同應用定制開發(fā)都將變得更簡單更順滑。
是的,Google在做一個平臺, 框架都開源,你在上面做各種擴展應用,讓學生、初創(chuàng)公司、學者,創(chuàng)客和研究人員更容易使用雷達。
TI降低整個車載雷達行業(yè)的開發(fā)門檻,無數(shù)初創(chuàng)公司借此給行業(yè)添磚加瓦。那么Google的Ripple框架又將進一步雷達技術(shù)平權(quán)化,今后的雷達開發(fā)宛若arduino那般,不僅是初創(chuàng)公司,而且高校學生,乃至高中生都可以體驗雷達開發(fā)的樂趣。這就是Ripple的意義所在。用什么軟硬件方案不再重要,找出符合需求的場景應用才是生財之道。
人人都能享受雷達技術(shù)帶來的各種智能化。我個人覺得這是ti的雷達開發(fā)平權(quán)運動之后又一次民用雷達領域重要里程碑。讓過去軍事上才運用的雷達技術(shù)普及千家萬戶。