Bosch Sensortec對可穿戴和物聯(lián)網(wǎng)傳感器的市場和技術(shù)考慮

　　作者/迎九  《電子產(chǎn)品世界》編輯

      摘要：在2019“慕尼黑上海電子展”期間，Bosch Sensortec舉辦新聞發(fā)布會，亞太區(qū)總裁Fouad Bennini博士和Bosch Sensortec市場部全球副總裁Peter Weigand先生介紹了可穿戴傳感器的研發(fā)考慮，及推介了兩種相關(guān)新產(chǎn)品：IMU(慣性測量單元)BMI270，用于可穿戴和耳戴式產(chǎn)品;互動式投影模組BML100PI，主要用于智能家居和物聯(lián)網(wǎng)的虛擬觸摸屏。此外，還有適合智能家居的家庭掃地機(jī)器人的傳感器組合解決方案。

　　關(guān)鍵詞：傳感器；可穿戴；物聯(lián)網(wǎng)；智能家居

      1 哪類可穿戴和耳戴式傳感器受歡迎?

　　1.1 用戶對可穿戴類產(chǎn)品的期望

      首先是希望能夠盡量延長充電時間的間隔，不希望每天都對自己的設(shè)備進(jìn)行充電。

　　第二，希望智能產(chǎn)品上的設(shè)計更酷一些，有更強(qiáng)的設(shè)計感，也更方便攜帶。

　　第三，適應(yīng)用戶的行為，每一個人都希望設(shè)備能夠自動識別自己的習(xí)慣，而不需要再去調(diào)試設(shè)備。

　　第四，永不斷電。例如常用的計步功能，希望你的設(shè)備不管你在坐著還是在走，一整天設(shè)備都是在后臺工作的。這個功能往精度上看，當(dāng)你計步功能準(zhǔn)確以后，才能更準(zhǔn)確地計算你的卡路里。

　　最后一點，希望同一個設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)用戶所期待的所有功能。

　　1.2 廠商對傳感器的期待

      第一，伴隨著延長充電間隔的需求，希望有更低的功耗。

　　第二，要求有更小的封裝和更高的集成度。

　　第三，希望芯片能有更多嵌入式、智能化的功能。

　　第四，隨著更多的性能需求，廠家要求傳感器產(chǎn)品提供更優(yōu)化的各種各樣的算法。

　　最后，廠家還希望傳感器產(chǎn)品能提供更靈活、廣泛的產(chǎn)品性能。

　　1.3 IMU新產(chǎn)品BMI270

      Bosch Sensortec的新產(chǎn)品BMI270（如圖1）整合了多種功能，例如輕晃手臂，設(shè)備就可以接觸到你的下一個指令，另外還有抬臂抬腕功能等，這些功能可使智能端設(shè)備更加方便地讓用戶操作。同時，谷歌有一個可穿戴的OS(操作)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的相關(guān)性能也已整合進(jìn)了這款產(chǎn)品當(dāng)中，讓用戶有更好地體驗。

　　再例如情景識別，BMI270本身可以識別用戶在走路還是停車。為什么要識別停車?因為此時傳感器可以把數(shù)據(jù)發(fā)給地圖廠家，地圖廠家可以很快地記錄下用戶停車的位置。整個過程中不需要主系統(tǒng)喚醒，從而極大地降低了整體系統(tǒng)的功耗。

　　2 智能家居和物聯(lián)網(wǎng)所需傳感器特點

      2.1 智能家居有哪些解決方案

      第一個是生活方式和舒適感，像打開電燈、打開空調(diào)等，這些相關(guān)的開關(guān)應(yīng)用可以改善生活方式和感受。

　　第二是安全感，例如一些識別入侵的控制，或者門禁管理、煙霧管理等。

　　第三是健康、康樂，像空氣品質(zhì)測量、霉菌監(jiān)測、天氣變化等。

　　最后是方向和定位，諸如室內(nèi)導(dǎo)航及樓層監(jiān)測。為什么家里需要室內(nèi)導(dǎo)航功能?例如掃地機(jī)器人，如果有導(dǎo)航功能，可以讓它完整地清掃到家里的每一個角落。

　　除了掃地機(jī)器人上使用慣性傳感器之外，還有像窗戶開關(guān)、百葉窗調(diào)節(jié)等都會用到慣性傳感器。

　　2.2 用戶對于家居的期待

      第一，不希望這些智能家居一直充電，因此最大充電間隔是第一個要素。

　　第二，需要新穎的設(shè)計，不要看到到處放著大大小小的元器件這種突兀設(shè)計。

　　第三，自適應(yīng)用戶的偏好，例如用戶進(jìn)入家里，智能設(shè)備知道用戶的喜好，能夠自動調(diào)試舒適的環(huán)境。

　　第四，節(jié)能，例如空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)的時候可以達(dá)到最佳節(jié)能效果。

　　最后，易于使用，用戶不希望花兩三個小時閱讀使用手冊。

　　2.3 廠家對于傳感器供應(yīng)商的期待

      第一，要最長的充電間隔時間，不希望動不動就去充電，因此超低功耗是必要性。

　　第二，不喜歡突兀的IoT產(chǎn)品。所以在傳感器這一層級肯定要小封裝以及高集成度，使整個系統(tǒng)容易整合到不同的設(shè)計上。

　　第三，自動適應(yīng)用戶的偏好。當(dāng)你走進(jìn)房間的時候可以自動啟動系統(tǒng)，代表傳感器層面要能夠支持永不斷電的傳感功能，知道使用者有什么習(xí)慣。因此，除了傳感器硬件之外，還需要軟件的支持，了解到使用者的習(xí)慣。還有相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)要集成在傳感器里面。因此是系統(tǒng)級的方案，而不單純是硬件。

　　最后，使用方便，容易操作。能夠收集到大數(shù)據(jù)，并在傳感器里有數(shù)據(jù)解讀的功能，因此足夠聰明，提供使用者很方便的操作。

　　2.4 互動式觸控屏幕

       漂亮的家里，你不想放過多的屏幕，你可以在不同表面、界面、層上做投影甚至互動的交互使用。虛擬觸控屏在冰箱上有什么應(yīng)用呢?例如，冰箱不同層里可以顯示出你在里面放了什么樣的食物，放了多久，有效期是多少，甚至要網(wǎng)購一些食材，都可以很智能地提供不同的操作（如圖2）。

　　智能冰箱里投影部分可以通過Bosch Sensortec的互動式投影模組實現(xiàn)（如圖3）。該模組包含了芯片，是一個整合式的模組，可以同時投射到不同的冰箱層，不需要到處放一個觸控屏。通過激光投影投射出來，通過晶片的反射，加上零部件的布局，成為一個完整的系統(tǒng)，其中包含了電源功耗管理、大小芯片，該模組是一個系統(tǒng)級優(yōu)化的模組。該模組的尺寸只有43×47mm 2 ，非常小型。

　　2.5 環(huán)境傳感器及掃地機(jī)器人方案

       家里很重要的一部分是環(huán)境傳感器，可以偵測氣體變化，以及不同氣體。除了家里空氣不好，例如有甲醛或者二氧化碳濃度過高，還可能廚房有過多的油煙味或者其他異味，甚至掃地機(jī)器人經(jīng)過潑灑的動物排泄物或者其他一些異味液體時，都可以被環(huán)境傳感器偵測出來。通過環(huán)境傳感器檢測到室內(nèi)的空氣品質(zhì)，智能地讓你的空調(diào)、空氣凈化器、加濕器等產(chǎn)品自動開關(guān)，讓整個室內(nèi)環(huán)境感到舒適溫馨。

　　對于家用掃地機(jī)器人，Bosch Sensortec有完整的解決方案。終端產(chǎn)品包含導(dǎo)航、邊界監(jiān)測，需要通過加速度計、陀螺儀來實現(xiàn)。除了硬件的需求之外，要通過智能軟件把掃地機(jī)器人的應(yīng)用體現(xiàn)出來，包含一些補(bǔ)償、溫度校正，遇到障礙能夠識別等，這些會通過Bosch Sensortec的終端產(chǎn)品，像BMI或者BME系列做最終的布局。

　　具體地，Bosch Sensortec提供了導(dǎo)航應(yīng)用、邊界監(jiān)測應(yīng)用、動態(tài)路徑規(guī)劃應(yīng)用。上文提到，一般的掃地機(jī)器人會需要基本清潔功能、導(dǎo)航功能。新的功能是監(jiān)測和生成空氣質(zhì)量圖冊。掃地機(jī)器人在家里常會遇到地上撒水或者有不同液體的問題，甚至寵物可能有大小便的情況，我們不希望掃地機(jī)器人也把它們拖著，弄得家里到處是穢物。Bosch Sensortec環(huán)境傳感器可以讓掃地機(jī)器人也有“鼻子”，可以辨別出這些穢物。

　　3 關(guān)于市場和技術(shù)的熱門問答

      問：可穿戴設(shè)備里有一些是互相矛盾的，例如智能高精度可能會影響到功耗，如何調(diào)和二者的矛盾？

　　答：的確要同時滿足各個不同功能是很難的，例如越多的功能在MCU里運(yùn)行，功耗越會增加。

　　因此開發(fā)前還有一個基礎(chǔ)，需要公司能夠很好地理解客戶的需求，基于此，博世在本地有銷售團(tuán)隊、技術(shù)支持團(tuán)隊、研發(fā)團(tuán)隊，這三個團(tuán)隊的組合使得我們能夠更好地理解中國本土區(qū)域用戶的需求，從而更好地實現(xiàn)這幾個不同性能的組合。

　　問：BMI270最初來源于汽車市場的產(chǎn)品，再轉(zhuǎn)到消費(fèi)市場，從汽車轉(zhuǎn)到消費(fèi)傳感器，Bosch Sensortec還需要做哪些工作？

　　答：對于功耗，汽車傳感器并不是那么在意，但精確度要求很高。

　　我們重復(fù)利用自己的知識，調(diào)試不同產(chǎn)業(yè)所需要的不同傳感器。

　　例如，汽車需要很高精度，我們設(shè)計一個消費(fèi)類用的傳感器時依然保有精度，但是根據(jù)客戶的需求調(diào)到一個平衡，例如消費(fèi)類對成本、體積也有要求，需要我們有綜合的考量。

　　問：可穿戴需要低功耗，Bosch Sensortec有沒有規(guī)劃做自發(fā)電類型的傳感器？

　　答：關(guān)于傳感器有沒有必要往自發(fā)電方向走的問題，實際上，我們的單個傳感器功耗已經(jīng)很低了，基于這個程度，其實我們現(xiàn)在看到這么低的功耗在傳感器里沒有必要考慮自發(fā)電的功能。但是博世集團(tuán)已經(jīng)有自發(fā)電產(chǎn)品應(yīng)用在不同的行業(yè)里了，像汽車?yán)镆呀?jīng)有現(xiàn)成的產(chǎn)品，軟硬件都是現(xiàn)成的。但可穿戴市場里還沒有這樣的需求，如果有需求，Bosch Sensortec可以非?？焖俚貜墓酒渌臉I(yè)務(wù)單元里把相應(yīng)的技術(shù)以及產(chǎn)品拿過來快速實現(xiàn)市場化。

　　問：你們的業(yè)務(wù)組成如何？

　　答：博世提供服務(wù)、軟件以及傳感器，這方面很多是和不同的合作伙伴、廠家一起配合，主要是在策略合作以及實踐具體的項目。但是這些IoT的應(yīng)用銷售額和博世的投資相比還是很小的，但是博世還是一直持續(xù)投資IoT，因為它可以提供服務(wù)、軟件和傳感器，是博世新的方向。目前在IoT領(lǐng)域，博世主要還是維持在賣終端產(chǎn)品的階段，而不是賣服務(wù)。

　　問：無人機(jī)技術(shù)有何特殊要求？應(yīng)用市場前景如何？

　　答：無人機(jī)領(lǐng)域?qū)τ趥鞲衅鞯囊笫欠浅＊毺氐?，因為在無人機(jī)應(yīng)用當(dāng)中，高震動、高頻率以及對溫度的變化對傳感器要求都是很苛刻的，因此BoschSensortec在這塊也有專門針對無人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的產(chǎn)品，例如有一款6軸的BMI，另外還有氣壓計針對無人機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化，確保即使在高震動以及對溫度有很高要求的情況下仍然有很精確、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)輸出。

　　無人機(jī)在前兩年其實有很快速增長的過程，但是基于各個國家法規(guī)規(guī)范(中國相對來說靈活一些，其他國家更加嚴(yán)格)，一定程度上目前阻礙了無人機(jī)市場繼續(xù)往前攀升，無人機(jī)和我們說的移動出行其實是有關(guān)聯(lián)的，等到未來法律法規(guī)更加寬容的時候，相信還會有下一個階段更快的增長。

　　本文來源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第5期第22頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處