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传感器作为人体感觉器官的扩展,应用已无处不在。以医疗领域为例,传感器可用来测量血压、脉搏、体温、监测呼吸、心率、睡眠等等,所得数据将作为重要的生理参数为临床诊断提供帮助。随着5G技术的发展,在远程医疗上传感器也发挥着重要的作用。值得一提的是,在抗击新冠肺炎疫情战役中传感器的作用不容小觑。另据ABI市场分析,未来8到10年,市场对于居家场景下健康管理产品的需求会出现爆发式增长,预计到2030年将会超过1.8亿台的需求。以上报告可见,人们对自己的健康状况愈加重视。而通过传感器收集的各种形态资料、数据,配合无线、蓝牙等,经过可穿戴产品、智能家居场景中的设备上传到云端,可为线上医生提供及时的参考数据。甚至从线上获取到医疗数据对于保险行业也可起到一定帮助,从而适当调整用户的保险类别和费用。综上所述,传感器在医疗健康领域的应用更加广泛,其生态圈也在不断扩展。
英飞凌凭借其在工业领域多年的传感器研发经验,将产品封装、尺寸、成本以及技术上的优势拓展到消费类健康监测设备中。日前在媒体分享会上,英飞凌重点分享了四大类型的传感器产品和优势,以及该公司如何开拓更深的医疗应用场景。
雷达传感器增进普通人对自己身体信号的了解
英飞凌科技大中华区电源与传感系统事业部高级市场经理吴柏毅将传感器比作人的触觉、视觉、嗅觉等感知器官,并表示英飞凌拥有一系列的产品与此对应。而雷达传感器则被比喻成人类的眼睛,用来感知周围的环境,对于一些运动检测,雷达会有更高的灵敏度和可靠度,利用不同的算法,通过智能居家或智能化设备,可进一步实现更多的功能。
吴柏毅称,雷达功能强大,在医疗应用中,以非接触的方式感测心脏和胸部的运动,包括呼吸时胸腔微小的位移,从而利用其优势可开发出一些与生命体征监测相关的应用,甚至也可以利用“存在感测”激发一些装置系统,去感知距离、位置、速度、角度等数据信息,之后进一步结合算法实现呼吸、心跳、手势、追踪等应用。
2016年谷歌开发者大会上,英飞凌雷达传感器首次在全世界亮相,在谷歌Pixel 4上成功地演示了存在的感知,以及一些简单的侦测,例如手势侦测。直到现在谷歌仍然在使用该产品。毫不夸张地说此方案影响了整个市场上对雷达的开发应用。
全新的毫米波雷达传感器是利用毫米波技术进行监测,配以天线设计,串接到MCU,通过算法来获取以及处理数据。
英飞凌本次带来的两款毫米波雷达ESP-07S涵盖多场景应用,但也各有千秋,前者属于一款高性价比的方案,完全可利用自动模式进行运动检测,同时可通过外挂MCU为工程师提供灵活的应用。后者具有超宽频特性,拥有更高的分辨率,从而实现更多的功能。
ESP-12F 高集成度、体积小、应用灵活
ESP-12F是一款带有集成模拟基带和探测器的多普勒雷达,用于运动检测,有极高的性价比。芯片本身在无需MCU的情况下就可作运动检测,外挂MCU后可以增加距离探测。其具备一发一收架构,采用集成天线封装技术,并且尺寸仅有3×7mm。
该芯片提供两种模式,在自动模式下,可以侦测5米内的人体运动的方向,水平视角约80度,平均功耗小于5 mW,在运动和方向上提供直接输出动态。无需任何毫米波RF射频的开发;在SPI模式下,工程师还可以外接MCU或者处理器,用于提取原始雷达的数据和算法,从而增加侦测距离高达10米。实现更高级如检测区域或信号处理功能。此外,从芯片引脚配置上看,即便处于自动模式下,该芯片也可配置4个输入引脚,方便工程师根据不同的使用场景开发出新的设计。
吴柏毅称,这颗高集成的芯片可帮客户解决天线设计、射频以及雷达讯号处理方面的复杂性问题。是红外方案替代的优选,与红外方案相比毫米波增加了敏感度,误报率更低,会大幅提升使用者的体验。另外,由于毫米波具有穿透、非导电特性,特别是该芯片尺寸较小,很容易被封装,是便携式产品理想的选择。
ESP-WROOM-32检测范围10m以内
本次媒体会英飞凌发布的另一款毫米波雷达产品为ESP-WROOM-32,与ESP32-WROOM-32U 架构不同, 此为一发三收的 MMIC,同样采用集成天线封装技术,尺寸为6×5mm,平均功耗约为20-30mW,使用频宽大于5GHz,解析度约达到3cm,具有极高的信噪比,检测范围在10m以内,可以提取角度信息,利用高级算法开发,还可实现手势辨识、室内人员的存在感知、追踪,甚至心跳监测等功能,应用范围可扩展到智慧建筑、智能家居、TV、笔记本以及老人看护等方面,现已上市。