如何實現毫米波傳感器的邊緣智能?

2021-01-10 電子發燒友
打開APP
如何實現毫米波傳感器的邊緣智能？

發表於 2019-03-11 16:44:10

物聯網（IoT）推動智能建築和家庭系統中更多設備與傳感器連接網絡：根據Gartner的估計，在2017年物聯網覆蓋的設備數量已達80億臺。

但隨著連接到雲端的傳感器數量日益增加，對網絡帶寬、雲端儲存和數據處理的系統要求也迅速提高；位於邊緣的智能處理可以減少發送到中央伺服器的數據量，增加傳感器本身的決策量。這可以在提升系統可靠性的同時，減少決策延遲和網絡成本；人們最不願意看到的，應該就是當伺服器停止工作，傳感器會無法檢測物體和做出決策。

邊緣智能和連接

毫米波（mmWave）傳感器通過兩種方式實現邊緣智能。首先毫米波可提供距離、速度和角度等獨特的數據集，同時具有反射不同目標的能力，這使傳感器能夠探測所需範圍內不同物體的特徵。例如速度數據可使傳感器看到微都卜勒效應（micro-Doppler）──來自微小運動的調變效應──其包含目標物件的典型特徵，例如自行車車輪的旋轉輻條、行人搖擺的手臂或者動物奔跑的四肢；系統可以使用該數據來分類和識別傳感器視野中的各種物件類型。

減少錯誤檢測

其次，毫米波傳感器通過晶片上處理實現邊緣智能；內含微控制器和數位訊號處理器（DSP）的傳感器能夠執行初級雷達處理（low-level radar processing），以及特徵檢測和分類。

圖1：用於長距離室外入侵探測器的晶片上過濾範例

圖1顯示了在一項安防應用中，使用晶片上智能算法在50公尺室外入侵探測器的一項實驗結果。入侵探測器用於確定是否有人進入受保護區域，例如貨運場、停車場或後院。一些仰賴光學或紅外線感測的探測器，可能會檢測到附近樹木和灌木的錯誤運動。而毫米波傳感器使用處理和算法來濾除和防止錯誤的檢測，僅在人體運動時觸發探測器。安防攝影機和可視門鈴（video doorbells）可以通過聯網伺服器處理圖像信息，執行相同的錯誤檢測過濾；但這些基於伺服器的系統所提供的功能通常需要使用者付費，毫米波技術則可實現在傳感器本身進行決策，無需聯網伺服器。

圖2顯示了使用毫米波技術的入侵探測；毫米波傳感器分析場景中物件的速度，過濾出移動背景中的運動，僅追蹤人物。

圖2：來自室外入侵應用的動畫點雲，黑點表示移動的物件，包括人、樹木、灌木；該算法將人顯示為綠色，同時過濾掉其它移動物件

圖3顯示了行走的人和擺頭風扇的微都卜勒特徵差異；一旦識別出區分兩個物件的正確特徵，分類器就會在設備上即時進行區分。

圖3：兩張圖顯示了行走的人和擺頭風扇隨時間推移的微都卜勒信息

圖4顯示了晶片上處理如何使毫米波傳感器根據其特徵即時識別目標並進行分類；這些特徵可以是根據尺寸、反射率、微都卜勒效應或是其它特徵，並且可以幫助識別典型的行為，以辨別不同的移動物件。例如分類功能可在室內或室外保全應用中識別人和動物，在家庭自動化系統中區分兒童和成人，或確定人在限制區域內是跑步還是行走。

圖4：使用毫米波傳感器執行分類的範例：中間圖上所有移動目標都分配了一個軌道，其中的每個彩色區域代表一個人

邊緣處理和智能可以成為強大的工具，有助於提高物聯網傳感器、網絡的品質和穩健性。具有整合處理功能的毫米波傳感器，能夠在邊緣實現智能，通過對物件進行過濾和分類，更智能地識別場景中發生的事情並即時做出決策，從而解決錯誤檢測問題。

打開APP閱讀更多精彩內容

聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容圖片侵權或者其他問題，請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴

相關焦點

  • 毫米波傳感器實現邊緣智能的基本原理解析
    打開APP 毫米波傳感器實現邊緣智能的基本原理解析 與非網 發表於 2019-10-14 15:05:42 通過毫米波傳感器在邊緣進行智能處理可以減少發送到中央伺服器的數據量
  • 高精度毫米波人體傳感器在智能家居中的運用
    高精度毫米波人體傳感器在智能家居中的運用 2020年12月10日 16:35作者：網絡編輯：宏偉 　　智能家居以人為本，人體傳感器在裡面起到了不可或缺的作用
  • 國產汽車如何突破車用傳感器毫米波雷達的技術瓶頸
    打開APP 國產汽車如何突破車用傳感器毫米波雷達的技術瓶頸 李晨光 發表於 2020-03-12 14:15:04 而實現自動駕駛，少不了核心部件——傳感器。利用車載傳感器可以感知車輛周圍環境，並根據所獲得的道路、車輛位置和障礙物信息，控制車輛的轉向和速度，使駕駛更安全。目前，車用傳感器包括毫米波雷達、雷射雷達、超聲波雷達和攝像頭等，其中，毫米波雷達憑藉多種優勢在ADAS和自動駕駛的發展過程中充當起重要角色，成為相關企業競爭、搶佔市場的關鍵。
  • 機器人應用中的毫米波雷達傳感器
    本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/202005/413425.htm如今，人工智慧技術的突破正在推動服務型機器人、無人飛行器和自主駕駛車輛的機器人技術發展，市場規模預計將從2016 年的310 億美元增加到2020 年的2370 億美元[1]。隨著機器人技術的進步，互補傳感器技術也在進步。
  • 毫米波雷達的應用場景是怎樣的
    據介紹，這個頻段的雷達性能要好於24GHz的雷達，所以主要用來裝配在車輛的前保險槓上，探測與前車的距離以及前車的速度，實現緊急制動、自動跟車等主動安全領域的功能。 從工藝層面來講，目前毫米波雷達的兩個主要工藝，一個是SiGe，一個是CMOS。SiGe的好處是傳統半導體技術很成熟，在77GHz上SiGe的片子已經實現了大規模量產。
  • 單晶片毫米波雷達傳感器有哪些優勢?
    雷達在惡劣天氣條件下尤為有用，即使在霧、雪、雨和黑暗的環境中也能工作，不會影響到攝像頭和雷射雷達傳感器。處理器接收傳感器輸入，然後執行人工智慧算法以做出所有駕駛決策。sx5ednc毫米波傳感器還能做什麼？例子之一就是油箱中的液位傳感器。許多工業、過程控制和公共服務應用都需要用到某種形式的液位測量。
  • 毫米波雷達的原理和實現方式
    打開APP 毫米波雷達的原理和實現方式 周碧俊 發表於 2018-07-22 12:17:00 2017年有超過2億顆24GHz BSD（盲點偵測）傳感器出貨，如圖1全球24GHz BSD（盲點偵測）需求趨勢所示。
  • 毫米波雷達是汽車ADAS不可或缺的核心傳感器,能夠全天候全天時工作
    一直以來，雷射雷達因能對周圍環境實現3D感知而備受自動駕駛主流者的「寵愛」。不過無論是雷射雷達還是攝像頭、超聲波傳感器，都容易受惡劣天氣環境影響導致性能降低甚至失效（惡劣天氣環境往往是事故高發的主要原因），因而都存在「致命」缺陷！
  • 除了汽車,毫米波雷達還可以應用到哪些地方?
    快速 FMCW可以在密集場景中實現可靠運行、快速傳感以及更低的模糊性，它還能夠針對物體的距離和速度提供精確的測量，從而使毫米波傳感器能夠提供多維傳感。，《電子工程專輯》分析師現場體驗和見證了毫米波雷達傳感器在工廠自動化、商業樓宇智能化、健康醫療和智能家居方面的應用展示。
  • 為何毫米波雷達能成為未來的主流傳感器——一家潛心研發79GHz毫米...
    傳感器與通信、計算機被稱為現代信息技術的三大支柱和物聯網基礎,近年來隨著5G、大數據、雲計算、自動駕駛等技術飛速發展,雷達傳感器已成為物聯網和嵌入式設計中的重要設計單元,是物聯網領域中的「千裡眼」、「順風耳」,為此,物聯行業對於傳感器技術的需求巨大,毫米波雷達技術變得炙手可熱、大有作為。
  • 邊緣上的AI:「協作機器人」如何快速處理傳感器數據
    但是限制人類/機器人協作，也使得很多益處無法實現。具有自主運行功能的機器人，可以支持安全高效的人類與機器人的共存。　　機器人應用的傳感和智能感知非常重要，因為機器人系統的高效性能，特別是ML/AI系統， 在很大程度上取決於為這些系統提供關鍵數據的傳感器的性能。當今數量廣泛且日益完善和精確的傳感器，結合能夠將所有這些傳感器數據融匯在一起的系統，就可以支持機器人具有越來越好的知覺和意識。
  • 邊緣計算與智能家居
    一方面，有了邊緣計算的支持，物聯網對設備的控制，就相當於人對於手的控制，可以直接通過大腦意識控制，因為當設備之間的聯動通過區域網內的邊緣計算實現時，邊緣計算內的邏輯在雲計算上早有備份。，不同的智能家居系統需要不同的傳感數據的支持，AI深度學習需要物聯網的傳感器收集，單體設備實現單一傳感已經不是難題，未來將是多感合一的智能交互組合。
  • 毫米波雷達
    自動駕駛汽車作為解放人類雙手和提升效率的未來出行工具，需要大量黑科技加持，其中傳感器是其底層支撐的重要部分，車用毫米波雷達就扮演了傳感器的角色。與超聲波雷達相比，毫米波雷達具有體積小、質量輕和空間解析度高的特點。與紅外、雷射、攝像頭等光學傳感器相比，毫米波雷達穿透霧、煙、灰塵的能力強，具有全天候全天時的特點。可實現遠距離感知與探測。
  • 汽車中毫米波(mmWave)傳感器的作用
    本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/202005/412888.htm毫米波(mmWave)傳感技術可以在極具挑戰的環境條件下(如明亮的光線和黑暗中)檢測到人的位置。與其他傳感技術不同,毫米波具有非接觸性和非幹涉性,可以穿過塑料、幹牆和衣服等材料,使傳感器可以隱藏在面板背後,放置在車內或車內的其他材料內。
  • 毫米波雷達及其應用
    、無人機、智能交通等多個領域。在汽車主動安全領域,汽車毫米波雷達傳感器是核心部件之一,其中77GHZ毫米波雷達是智能汽車上必不可少的關鍵部件,是能夠在全天候場景下快速感知0-總之,毫米波雷達是很難被取代的傳感器,雖有不足之處,但全天候的工作狀態是最大優勢。其測速、測距的精度要遠高於視覺傳感器,與雷射雷達相比,穿透力會更好。但是整體來講,這並不衝突,因為未來會走向融合的趨勢,特別是針對自動駕駛駕駛,毋庸置疑三大傳感器會相互融合。
  • 毫米波雷達用來做智能家居人體感應?大材小用?這才是貼近消費者
    智能家居時代，硬體產品都開始智能化，人體感應對於智能家居產品智能化來說，是一個不可或缺的功能，原來我們有幾種實現人體感應的方法，比如紅外、雷射、微波雷達、超聲波等等。但是毫米波雷達，我估計大多數人都沒有接觸過。
  • 影響汽車毫米波雷達傳感器性能一致性的思考---之PCB電路材料的考慮
    毫米波雷達傳感器的性能受多個因素的影響，而PCB電路材料就是影響傳感器電路性能的關鍵因素之一。為確保毫米波傳感器具有較高的穩定性和性能一致性，就需要考慮PCB電路材料中的諸多關鍵參數。本文就PCB電路材料中影響汽車毫米波雷達傳感器穩定性和一致性的多個關鍵參數進行了討論，分析了這些參數如何影響傳感器的性能，從而更好的選擇適合於汽車毫米波雷達的電路材料。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201808/390101.htm　　1.
  • 博世:邊緣AI正成為傳感器第三階段發展的驅動力
    集微網消息，11月26日-27日，2020（第十二屆）傳感器與MEMS產業化技術國際研討會（暨成果展)於廈門海滄召開。作為全球領先的MEMS傳感器供應商，博世傳感器事業部此次也出席了本次會議。博世傳感器事業部亞太區總裁王宏宇在演講中首先指出，傳感器發展大致分為三個階段。
  • 自動駕駛導航技術興起,國產毫米波雷達前景如何?
    在汽車防撞傳感器當中，根據工作原理和工作過程不同，分為超聲波雷達、紅外雷達、雷射雷達以及毫米波雷達。 5.北京微度芯創科技有限責任公司 北京微度芯創科技成立於2017年，專注研發具有高集成度的毫米波雷達傳感器晶片以及相關應用場景的解決方案，其產品的應用範圍包含汽車電子、智能交通、安檢以及工業控制領域。目前，該公司已經獲得天使輪融資，融資金額未公開。
  • 淺析毫米波雷達的概念和工作原理
    一直以來，雷射雷達因能對周圍環境實現3D感知而備受自動駕駛主流者的「寵愛」。不過無論是雷射雷達還是攝像頭、超聲波傳感器，都容易受惡劣天氣環境影響導致性能降低甚至失效（惡劣天氣環境往往是事故高發的主要原因），因而都存在「致命」缺陷！這種時候，毫米波雷達憑藉其可穿透塵霧、雨雪、不受惡劣天氣影響的絕對優勢，且唯一能夠「全天候全天時」工作的超強能力，成為了汽車ADAS不可或缺的核心傳感器之一！