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时间:2018-03-29 作者:程文智 阅读:
为了实现未来智能世界的愿景,工程师将不得不克服相当大的亚博体育手机客户端限制和挑战,他们必须保证在大幅降低设备的功耗、尺寸和成本的同时,仍能提供迅捷、流畅和强大的性能,以打造独特而直观的用户体验。

未来的智能世界,可穿戴设备将变得更加无处不在,增强现实(AR)将融入我们的日常生活,而物联网设备将会以前所未有的规模进入我们的家庭和工作场所。为了实现这一愿景,工程师将不得不克服相当大的亚博体育手机客户端限制和挑战,他们必须保证在大幅降低设备的功耗、尺寸和成本的同时,仍能提供迅捷、流畅和强大的性能,以打造独特而直观的用户体验。

“未来物联网是一个大方向,虽然还有很多不同的挑战,但是Bosch Sensortec已经准备好在这个领域开拓我们的产品应用。” Bosch Sensortec GmbH亚太区总裁百里博(Leopold Beer)在不久前结束的慕尼黑亚博体育下载客户端展上表示。

Bosch Sensortec部门主要业务是消费类传感器,它是博世集团的四大业务部门之一。Leopold Beer 认为,“虽然博世是一个和汽车业务相关的公司,但我们消费类传感器的市场占有率也相当高。”

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图1:Bosch Sensortec GmbH亚太区总裁百里博(Leopold Beer)。

截止到2017年,博世(Bosch)集团在全球大概有40万名员工,在60多个不同的国家都有分公司,旗下有四大业务部门,其中最大的是汽车与智能交通亚博体育手机客户端部,还有工业亚博体育手机客户端、能源与建筑亚博体育手机客户端,以及消费品部门。

据Leopold Beer介绍,博世集团2017年的销售额为78亿欧元,其中欧洲是其主要的销售来源,占比52%,亚太区为30%,美国为18%。其产品主要应用在汽车智能、交通亚博体育手机客户端、能源建筑亚博体育手机客户端、消费品及工业亚博体育手机客户端等不用领域。

他特别指出,博世集团在中国有特别多的投资和布局,在中国经营着62家公司,包括49家外商独资和12家合资公司。2011年到2016年,博世集团在中国投资总额接近229亿人民币,这其中最重要的是工程和研发投资,占了总投资的10%左右。

需要更加智能的传感器

自从2007年智能手机大爆发后,几乎所有的手机里都有几颗传感器存在,而未来,手机将会引入更多,更新的传感器来提升手机的价值。“但是,未来的方向不只是手机,还有AR/VR、智能眼镜、智能工业亚博体育手机客户端和机器人等不同的应用,这些应用都需要更好的解决方案,博世未来会针对这些应用做更多的投资。” Leopold Beer表示。

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图2:传感器发展趋势。

说到传感器的发展趋势,Leopold Beer指出,最开始时,传感器只是做一些简单的应用,比如画面稳定、横屏或竖屏等,大部分只需要传感器的原生数据就可以了;随后传感器的应用被升华,变成更多的需求,比如动作识别,或计步器的应用逐渐进入人们的视野,还有运动检测,甚至行动监控等,这些应用需要的不只是传感器的原生数据,还需要一些算法来识别这些数据背后的活动。

现在,传感器的应用又更深入一步了,因为人们不仅想知道走了多少步,还想知道在哪里走的,如果是登山的话,登了有多高,周围天气如何……等等,这就需要更多的智能传感器的加入。

为此,Bosch Sensortec推出了三款核心产品,它们将帮助创意工程师和设计师实现转型创新,打造更加智能的世界。它们分别是:兼具超低功耗和高性能适用于可穿戴设备的加速度计BMA400、适用于AR/VR的高性能惯性测量单元(IMU)BMI085,以及用于物联网中虚拟用户界面的交互式投影模块。

兼具超低功耗和高性能的BMA400

Bosch Sensortec微机电系统(MEMS)产品领域总负责人Ralf Schellin在新产品的发布会上对媒体表示,“要开启智能世界,我们首先要了解用户的痛点在哪里,再做相应的解决方案,让设计者或使用者能够有更好的使用体验。首先,使用者需要更小尺寸、更好设计的产品,这就需要小尺寸的传感器解决方案。第二,功耗。过去的可穿戴产品,例如手表,一般都是半年、一年才换一次电池;现在的智能可穿戴产品很多都是戴两三天就需要充一次电,因此需要低功耗的解决方案来延长电池使用时间。第三,功能方面,之前手表只能做计步之类的应用,我们需要更多的功能才能吸引到使用者。最后,过去的设计比较单调,现在需要更时尚的产品吸引到使用者,觉得这是个很时髦的产品,而不是个很单纯的机器,没有任何生活的感觉。”

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图3:Bosch Sensortec微机电系统(MEMS)产品领域总负责人Ralf Schellin。

通常加速度计的低功耗和高性能不可兼得,而BMA400在设计时已经同时把这两个要求设计在产品中。Ralf Schellin强调:“BMA400凭借其步进式计数器仅4μA的超低耗电量,搭配其智能亚博体育下载地址管理功能,能大幅度延长可穿戴设备电池的使用寿命。”

BMA400是专门为可穿戴设备设计的产品,除了兼具低功耗和高性能的特点,它的体积只有2.0 x 2.0 x 0.95mm³,可以设计到很微小的手表、耳环甚至眼镜当中,得益于其紧凑型的封装,BMA400可以被集成至其他可穿戴设备中,助力含有时尚元素的可穿戴设备的。

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图4:BMA400传感器主要特性。

此外,通过其内置的电压调节器,BMA400能在宽亚博体育下载地址电压范围内提供稳定的性能,并实现对功耗、噪音和输出数据速率(ODR)参数的灵活微调。在启动最高性能设置,在2 20μg/√Hz噪声频谱密度中保持连续测量的情况下,BMA400的耗电量约为14μA。而在超低功耗自唤醒模式下,其耗电量可降低至1μA以下。这一新型传感器还提供1KB大小的FIFO储存空间。

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图5:BMA400如何解决用户痛点。

除了用于可穿戴设备,BMA400独一无二的超低功耗和高性能的结合,还能激发开发者设计出更多IoT相关的应用,甚至养殖业、桥梁震动检测等无法经常更换电池的IoT应用场景。

BMI085应对AR/VR应用的晕眩问题

AR/VR应用最让人头疼的问题就是容易让人产生晕眩,而一旦产生晕眩感,使用者的体验就会大打折扣。为了解决这一痛点,Bosch Sensortec推出了高性能IMU BMI085,这是一款专为AR/VR应用而设计的高性能惯性测量单元。

针对AR/VR设备最容易出现的晕眩问题,BMI085结合了极低漂移陀螺仪和低噪声加速度计,可显著减少令人不适的晕动病效应,其对头部运动的超精确瞬时检测将时间延迟缩短至几乎不可察觉的最小值。

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图6:BMI085如何解决用户痛点。

此外,BMI085具有很高的温度稳定性,能够提供令人印象深刻的低温度系数补偿(TCO),通常小于0.2 mg/K,且温度系数灵敏度(TCS)可达0.002%/K。陀螺仪的偏置不稳定性通常低于2°/h。

Ralf Schellin指出:“低价位的头戴式显示器未来两年会获得更多的市场份额,但是我们可以看到更多的独立式的高性能头盔会长期获得市场的份额,AR/VR的应用也会快速增长。”

将IoT应用推向更高水平的交互投影模块

“交互式投影模块体积小,且具有超低功耗性能,界面在投影的时候移动,不投影时不需要移动。交互式投影模块可通过MOEMS亚博体育手机客户端实现免对焦激光投影,并可灵活地将任何表面转变为尤为直观和具有视觉吸引力的虚拟用户界面(UI),非常适合与家用电器、智能扬声器、增强现实眼镜、可穿戴设备等配合使用。”Bosch Sensortec GmbH 亚太区总裁Leopold Beer表示,“相对于DLP、LCOS亚博体育手机客户端,MOEMS激光扫描亚博体育手机客户端是通过激光直接打到要成像的地方,所以不需要镜片的对焦环来对焦,可实现自动对焦。”

“它结构紧凑,体积很小,同时是高度集成的设计,它包含了激光模块、亚博体育下载地址管理模块、光学相关模块,以及驱动的ICE软件等等。更关键的是,交互投影模块的尺寸还可以大大缩小,甚至可以做进可穿戴手表里。” Ralf Schellin补充说。

该模块是Bosch Sensortec与合作伙伴配合一起生产出来的,可以很方便地集成到最终产品内。

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图7:互动投影模块的特性。

Bosch Sensortec交互式投影模块的出现,有望推动物联网各细分领域的应用达到更高水平。Leopold Beer非常看好交互投影应用的发展, “未来使用场景将会越来越多,更多的使用者将会接受它的价值。三年以后,可能会迎来一个大量爆发期。”

MEMS传感器三大发展趋势

随着终端产品对微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化的要求,传感器也正向更小、更快、更灵活等方向发展。在Ralf Schellin看来,未来传感器的发展趋势主要有三个:第一,传感器和传感器之间的整合;第二,传感器与MCU,以及算法的整合;最后还有整合之后的连接,比如通过蓝牙把传感器和处理器整合在一起,提供独立的模块给IoT客户使用。

博世传感器产品的路线图也是按照这个思路来规划的。“Bosch Sensortec希望通过不断创新的亚博体育手机客户端,推动下游应用的发展,致力于为智能手机、电脑、可穿戴和IoT设备等领域提供世界最先进的传感解决方案。” Ralf Schellin最后总结说。

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