2020年04月09日 | 让“物体(设备)”具备人的感官

翻译自——EEtimes

长久以来，人们一直认为未来的景象已经成为现实——设备可以像人类的感觉一样探测周围的环境，并与之互动。的确，传感器拉近了与数字世界的距离。传感器让智能设备和机器人能够看到、听到、感觉到并直观地“了解到”周围的环境。这些传感技术让人与智能设备之间能以空前的、更加自然和无缝的方式进行交互，也让机器人能越来越多地像人一样去看、去听、去感觉、去互动。从而简化了我们的生活。这里的决定性因素是来自不同传感器对信息的解读和连接。

英飞凌受到人性的启发，结合了多种传感器，采取了一种整体的方法。这让智能系统将人和机器或设备之间的交互变得更加容易，而且能够可靠地处理所获得的情况信息。英飞凌XENSIVTM传感器产品包括3D/ToF(飞行时间)图像传感器、雷达芯片、MEMS麦克风、压力和气体传感器。这些智能传感器的应用范围很广——从语音识别、智能家居和智能城市、增强现实、手势识别、生物识别、机器人、自动驾驶、无人机/多光驱、照明控制到智能家电和报警系统。

智能传感器以人类的感知来检测环境，并将现实世界与数字世界联系起来。

雷达是我们在许多用例中的秘密武器。无论我们谈论的是智能家居、智慧城市还是智慧交通，雷达都将是未来的一项关键技术。例如，利用雷达进行存在检测的智能照明技术，可以帮助前所未有地减少耗电量。在无人机上，雷达技术可以进行距离测量，从而避免碰撞事故。智能扬声器的音质可以得到显著提升。以下的设计能你感到雷达真能带来无限的可能性。 

世界上最小和最强大的三维图像传感器

无论是可靠的人脸认证，完善的照片功能，还是真实的增强现实体验，特别是移动设备市场极大地增加了“3D视觉”在各个应用领域的需求。3D深度传感器在智能手机和依赖精确3D图像数据的应用程序中扮演着关键角色。有一种特殊技术——运行时技术。它测量一束光的时间，类似于蝙蝠的声音测量系统，能实现高度精确的三维图像复制。与其他3D传感器原理(如立体或结构光技术)相比，ToF为电池驱动设备提供了令人信服的性能、小型化和功耗。

英飞凌与软件和3D ToF系统专家pmd技术公司合作，开发了世界上最小的同时也是最强大的3D图像传感器。新的REAL3™单片机解决方案只有4.4 x 5.1毫米，是英飞凌成功的第五代飞行时间深度传感器。除了它的小尺寸，它还可以被合并到即使是最小的只有几个元件的设备中，而且芯片提供了低功耗的最高分辨率的数据，图像传感器提供高达VGA分辨率。采用获得专利的抑制背景照明（SBI）的ToF像素矩阵。SBI扩展了传感器芯片的动态能力，并帮助在环境的强光下防止饱和，所以在强烈的阳光下，高性能像素阵列实现卓越的户外性能。

最新一代的REAL3™芯片耐用、可靠、节能，同时又非常小巧。集成在相关设备中的新传感器允许设备通过手势进行控制，因此人机交互是基于上下文的，无需触摸。深度传感器的飞行时间技术可以在必须确保图像与原始图像匹配的情况下，获得与人脸、手部细节或物体相关的精确三维图像。这一技术已经被应用到移动电话或设备的支付交易中，这些交易不需要银行信息、银行卡或收银员，而是通过面部识别进行支付。这需要非常可靠和安全的图像和高分辨率的三维图像数据的返回传输。这同样适用于安全解锁设备与3D图像。英飞凌的3D图像传感器也实现了这一点，特别是在强烈的阳光或黑暗这些极端光照条件下。

此外，该芯片还照片与相机提供了额外的选择，例如，增强自动对焦，照片和视频的焦外效果，以及在光照条件较差时提高的分辨率。实时全3D映射也允许真实的增强现实体验。

新型三维图像传感器芯片(IRS2877C)的系列生产将于2020年年中开始。此外，英飞凌提供了一个优化的照明驱动器(IRS9100C)，作为一个完整的解决方案，进一步提高了性能、尺寸，降低了成本。

精确的视图与雷达

雷达已经从一项复杂的尖端技术发展成为一项在工业和消费市场上越来越重要的解决方案。它正越来越多地应用于机器人、汽车和智能家居，并支持与直观的人机界面协同工作的新技术。雷达传感器使得在三维空间中定位目标变得更加容易，并可用于探测等重要功能，对材料或运动进行分类，亦可用于手势控制。与被动红外技术相比，雷达在“看”和运动检测方面具有诸多优势。例如更高的精度和对最小运动的精确检测，即所谓的微运动。XENSIVTM系列的英飞凌雷达传感器产品范围从世界上最小的24GHz MMIC(单片微波集成电路)到高度集成的60 GHz收发信机，种类非常齐全。这种芯片特点是集成了天线，允许在正常条件下，甚至是在极端条件下，如黑暗、雾和灰尘，或通过材料，在最高水平都可以“看到”。

强大的运动检测

智能手表、可穿戴设备或智能手机使用气压传感器来精确检测海拔、垂直速度和运动差异。此外，这些传感器可以监测真空吸尘器、空调和抽油烟机罩中的空气流动。从这些精确而强大的压力传感器中获益的应用也越来越多地出现在医学领域，例如智能吸入设备、呼吸面罩、跌倒检测或非侵入性血压测量。

DPS368气压传感器精确地检测高度、垂直速度和运动的最小差异。

英飞凌DPS368压力传感器是这些应用的理想选择，因为与其他防水压力传感器相比，它节省了80%的空间，精度为±2厘米，比压阻技术节省高达50%的能量。数字传感器，测量大气压力，是耐水，湿度和灰尘(IP57)。凝胶保护接触点和薄膜，使它们能承受50米水深一小时的压力。该传感器能够同时测量气压和温度，高度测量精度可达±2 cm，同时兼具低功耗，可精确测量海拔高度、气流和身体运动等。

DPS368的压力传感器元件采用电容测量原理，即使在温度变化时也能保证高精度。该传感器集成了空气压力和温度测量，8引脚LGA封装的尺寸仅为2 mm x 2.5 mm x 1.1 mm。该装置的精度可达±0.002 hPa(±2cm)，可在-40 ~ 85℃范围内测量300 hPa ~ 1200 hPa的空气压力，压力-温度灵敏度小于0.5 Pa/K。该传感器还可以检测个人的步数、身体动作或手势。高测量频率(高达200hz)和快速读出使传感器能够快速反馈。DPS368的这些功能使之成为那些支持移动追踪以及导航功能的移动设备和可穿戴设备的理想之选。不仅如此，它还适用于家用电器（进行气流调节）、无人机（维持飞行稳定性）以及医疗器械（如智能吸入器）。

在无背景噪音下清晰的听到

无论是电话、网络会议，旅行时戴上耳机进行主动降噪(ANC)，还是用声音操作设备，带麦克风的“人工听觉”已经成为日常生活中不可或缺的一部分。

一流的MEMS麦克风和最先进的音频处理是满足消费者对这些设备日益增长的需求的关键因素。声音识别系统也能理解我们隔壁房间的声音。这是由MEMS麦克风与最低的信噪比(SNR)和一个广泛的动态范围的功劳。

早期的语音用户界面主要着眼于语音输入和响应这些核心功能。随着语音用户技术的更新迭代和用户期望的不断提升，这些功能已经无法满足需求。例如，用户希望即使是在轻声细语或者转换房间时，设备也能精准地理解其指令。

英飞凌的XENSIVTM MEMS麦克风引入了全新性能基准，并且打破了当前的音频链限制。IM69D130专为需要低自噪声(高SNR)、宽动态范围、低失真和高声学过载点的应用而设计。该解决方案支持远场和柔性音频信号拾取，可实现对声束的精确控制，并涵盖在VUI应用中日益频繁使用的其他高级音频算法。此外，还可选择不同功率模式以适应特定的电流消耗要求，如电池供电型音箱。

带有电容“封装”的英飞凌新一代MEMS麦克风可实现几乎无噪声的音频信号录制。

最新一代的MEMS麦克风采用英飞凌的双背板MEMS技术，可提供105dB的动态范围和高达130dBSPL的输出线性度。应用优势包括清晰的音频信号、延长的拾音距离以及对轻柔和响亮信号（从低声说话到摇滚音乐会）的敏感度。这款高性能数字MEMS麦克风专为需要低自噪声（70dB高信噪比SNR）、宽动态范围、低失真和极高声学过载点（AOP）的应用而设计。这款MEMS麦克风的封装尺寸仅为4mm x 3mm x 1.2mm，适用于高品质录音和远场语音捕捉应用。