超音波传感器颠覆人机互动——赛斯维传感器网-大发电子平台游戏官网

　　如今，动作(任天堂wii)、触控(apple iphone)以及语音(amazon alexa)等互动方式已经过时了，更酷炫、更有赚头且“免触控”(touchless)的新一代用户接口 (ui)正成为消费设备的新宠。

　　正如chirp microsystems首席执行官michelle kiang在mwc展会上所说的，“重要的消费电子突破总是由ui革命触发的。” 

　　chirp推出一款单芯片超音波飞行时间(tof)传感器，让用户无需触控屏幕就能和可穿戴设备实现互动，甚至是无屏幕的设备。

　　尽管kiang并未表示基于超音波感测的“免触控”互动将取代其它现有ui，但她认为这将为可穿戴设备、扩增实境/虚拟现实(ar/vr)、智能手机甚至汽车提供另一种互动形式。

　　技术传承自学术研究

　　chirp microsystems是一家位于加州伯克利的新创企业，目前共有15名员工，在今年的mwc推出该公司首款针对可穿戴设备开发的高精确、低功耗超音波感测开发平台。

　　许多穿戴式产品(如智能手表)的屏幕尺寸通常都很有限，用户经常苦于其“手指太粗”。kiang说，只要在智能手表中嵌入mems超音波tof大发电子平台游戏官网，无论用户的手指粗细，都不必再触控屏幕，只需利用手势即可控制手表的功能。

　　穿戴式腕带或许是更好的说明范例。目前的腕带基本上并没有空间配备屏幕，无法直接与穿戴者互动。但是，kiang表示，如果腕带或指环中搭载了够精巧的超音波tof传感器，这些流行的穿戴式腕带马上就能和用户实现实时互动了！

　　chirp的tof传感器采用类似mems麦克风的3.5 x 3.5 mm lga封装，以1.8v的单电源运作。该设备并配备i2c接口，十分易于整合于消费电子产品中。

　　mems与混合信号cmos asic

　　chirp不仅开发mems超音波转换器，还为其搭配一款混合信号cmos asic，并将二者整合在单一系统级封装(sip)中。

　　这款tof大发电子平台游戏官网的板载微处理器可为唤醒感测应用实现永不断线(always-on)的运作。据该大发电子平台游戏官网的介绍，该组件采用了范围大于1m的脉冲回波感测，而在1hz采样率为时功耗仅9ua。

　　这款mems超音波传感器的突破性微型化设计，是由美国加州大学伯克利分校(uc berkeley)和戴维斯分校(uc davis)的研究人员和工程师共同开发的，此后成为新创公司chirp在2014年成立的基础。

　　相关ip和主要的研究人员都已经从大学实验室转至chirp工作了。该研究团队成员包括uc davis机械与航空工程教授david horsley，以及uc berkeley和uc davis的博士研究生和博士后研究员等。目前，horsley是chirp公司首席技术官。

　　除了可穿戴设备，chirp的tof大发电子平台游戏官网瞄准的另一个重要市场是ar/vr应用。目前，chirp已能为特定客户提供其vr/ar超音波感测开发平台了。但kiang并未透露这些客户名单，仅暗示是大公司。

　　目前的高阶ar/vr系统都局限于一个基地台或受限于规定的空间内。这是因为附加设备(如摄影机系统或磁传感器系统等)都必须安装在这些有限的空间内，才能为vr/ar头戴式设备中的惯性测量单元(imu)校正漂移，从而为用户带来更好的追踪体验。 20170412_chirp_nt31p1p3kiang展示了一款微型化的mems超音波传感器，如今已能轻易地嵌入于ar/vr头戴式设备中。由于追踪系统能够随用户移动，从而为用户提供360度的身历其境体验。

　　chirp的超音波传感器可在ar/vr环境支持6个自由度的控制器或输入设备，实现“由内而外的追踪”。

　　3d感测

　　基于光学(主要是摄影机)的系统已经被应用于目标追踪了。但是，摄影机本质上是一种不带深度信息的2d技术，它必须使用“点云”(point cloud)以及更深度的计算，才能逐一地侦测对象的漂移。

　　相比之下，超音波tof大发电子平台游戏官网是3d感测的理想选择，因为该技术的三角测量数据更简单。kiang解释，“更简单的计算意味着更低功耗。”

　　使用红外线技术是3d感测的另一项选择。不过，kiang强调，在户外使用时，经由红外线取得的数据往往无法使用。她说：“超音波传感器则是一种稳定的低功耗技术，用户可以戴着vr/ar系统走向户外，甚至漫步于阳光下。”

　　藉由将chirp的超音波tof传感器设计于vr/ar系统中， kiang总结道：“我们希望低阶vr/ar系统也能为用户带来更好的互动体验，而高阶vr/ar系统则能摆脱限制，进一步实现行动化。”

　　拓展智能手机与车用领域？

　　目前，红外线技术在智能手机中作为近接传感器，用于防止用户在接听电话时脸部误触屏幕。

　　kiang表示，一些智能手机供应商开始寻求以超音波技术取代红外线技术。一开始的吸引力主要来自美学设计原因——为了去掉智能手机正面嵌入红外线大发电子平台游戏官网的小孔。而今，有了超音波tof传感器，智能手机设计人员可以为手机增添其它功能，例如自拍时的自动对焦，或提供简单的手势控制等。

　　长期来看，chirp的超音波tof传感器能够用于取代辅助车辆倒车用的大型超音波传感器。chirp的大发电子平台游戏官网还可作为车载信息娱乐系统的新ui。不过这样的汽车应用还需要更长的设计周期，kiang解释，这项应用在chirp现有的规划中优先级略低。

　　chirp的mems大发电子平台游戏官网以及配套asic已经出样了，预计将在今年底实现量产。kiang表示，chirp的一些客户正计划于2017年底推出整合chirp芯片的终端产品，而其它客户可能要到2018年才推出新产品。

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