Soldan sağa: dahili radarlı EHF sensörlerinin gelişimi, kaynak: Google AI
Milimetre dalgaları (MMW) veya aşırı yüksek frekanslar (EHF), dalga boyu 10 mm ila 1 mm olan ve 30 GHz ila 300 GHz frekansa karşılık gelen bir radyo dalgası aralığıdır. Askeri ve polis radarlarında, güvenlik tarayıcılarında, birçok hastalığın tedavisi için EHF tedavisinde, astronomik aletlerde kullanılırlar.
Ancak artık milimetre dalgalı (mmWave, 60 GHz) radarların yaygın ticari kullanım için olgunlaştığı dönem yaklaşıyor. Yakında normal akıllı telefonlara yerleştirilmesine izin verilecek. Bu, taşınabilir aygıtları kullanmak için kökten yeni olanaklar açar: arabalarda hareket tanıma, uzaktan uyku izleme, ofisteki tüm insanların hareketlerini izleme ve çok daha fazlası.
Daha önce, tüketici elektroniğinde mmWave radarının kullanılması özel FCC onayı gerektiriyordu. Google, 2018'de ilk alan oldu, ardından Vayyar, Amazon ve diğer bazı şirketler.
13 Temmuz 2021'de FCC, 60 GHz bandını ticari mmWave uygulamalarına açmayı önerdi. Karar, özel FCC izni olmaksızın EHF radarlarını serbestçe kullanmasına izin verilen düzinelerce start-up ve yeni ticari ürün için yeşil ışık yaktı.
RF CMOS üretimindeki ilerleme nedeniyle geniş bir EHF radar uygulaması olasılığı da ortaya çıktı.
RFCMOS
RF CMOS çipi (RF CMOS) veya RFIC, radyo frekansını (RF), analog ve dijital elektroniği entegre eder. Son zamanlarda radar, anten ve hesaplama çekirdeklerini aynı çip üzerine yerleştirmek mümkün hale geldi ve bu da mmWave sensörlerini çok daha düşük fiyata üretmeyi mümkün kıldı.
Radar, elektromanyetik dalgalar ileterek ve çevredeki nesnelerden yansıyan tepki dalgalarını işleyerek çalışır. 60 GHz sinyali 5 mm dalga boyuna sahiptir, bu da mmWave'in bizim ve fiziksel ortamımız hakkında ayrıntılı bilgi almasını sağlar.
Örneğin, bir akıllı telefonda yansıyan EHF sinyalinin işlenmesinin sonucu, bir kişi yaklaştığında (solda), uzaklaştığında (ortada) veya el hareketi yaparsa (sağda) böyle görünür.
Akıllı telefondaki EHF radar verileri, kaynak: Google AI
4D
EHF mikro devrelerinde, genellikle birkaç anten vardır, bu nedenle sensör, olduğu gibi dört boyutta bir resim alır. Sensör, üç koordinata ek olarak, yansıyan her noktanın hızını da yakalar. 4D radarların nasıl çalıştığı hakkında daha fazla bilgiyi burada bulabilirsiniz.
Aşağıdaki şema dört tip yaygın sensörü karşılaştırmaktadır: ultrason, kamera (2D), lidar (3D) ve radar (4D). Gördüğünüz gibi, radar bir nesnenin hızı hakkında bilgi alan tek sensördür.
Radarın bir diğer avantajı da plastik ve diğer malzemelerin içini görebilmesidir. Bu, herhangi bir cihazın gövdesinin altına yerleştirilebildiğinden, tüketici elektroniği için mükemmel bir seçimdir.
Radar ışık, sıcaklık ve toz gibi çevresel faktörlere karşı bağışıktır, bu nedenle fotosensörün işe yaramadığı ortamlarda harika çalışır. Aynı zamanda, son derece güvenilirdir, kelimenin tam anlamıyla mikro devrede kırılacak hiçbir şey yoktur: hareketli parça veya mercek yoktur.
mmWave radarlarının gerçek faydası, yapay zeka sistemlerine entegre edildiklerinde ortaya çıkar. Örneğin, geçen yıl Carnegie Mellon Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, radar verilerinden farklı aktivite türlerini doğru bir şekilde kategorize eden bir sinir ağını eğitti: kol sallama, çömelme, bisiklete binme, alkışlama, akciğer atma, atlama.
Ev aletlerinde EHF radarları
Yerleşik radarlı ticari bir cihazın ilk prototipi, 2015 yılında Google ATAP (İleri Teknoloji ve Projeler) stüdyosu tarafından gösterildi. Ivan Popyrev liderliğindekip tarafından geliştirilen bir Google Soli akıllı saat projesiydi (e ile ilgili makaleye bakın).
Kısacası, Project Soli, çevreleyen herhangi bir nesneye gömülebilen minyatür bir çip üzerinde bir radardır: örneğin bir ayna, soba, TV. Bir kişiyle etkileşime giren herhangi bir nesne. Artık parmak hareketlerini 1 mm'den daha az bir doğrulukla tanıyacaklar.
Özellikle hiçbir kamera Soli'nin yaptığı gibi 10.000 FPS frekansında hareketleri izleyemeyeceğinden, büyük kameralar ve ek ekipman kurmaya gerek yoktur. Çeşitli cihazların kullanıcı arayüzünü genişletmek için temassız hareketler kullanılabilir.
Ekim 2019'da Soli radarı, Pixel 4 akıllı telefona (pazarlama adı (Motion Sense) yerleştirildi ve burada yüzle kilit açma sürecini hızlandırdı ve müzik kontrolü gibi birkaç temel hareketin tanınmasını destekledi. Ancak o zamandan beri çip, Pixel herhangi bir akıllı telefona dahil edilmedi Muhtemelen, geliştiriciler bu teknolojinin akıllı telefonlarda uygulanması üzerinde çalışmaya karar verdiler.
Ayrıca 2021'de Google, Uyku Algılama özelliğine sahip ikinci nesil Nest Hub akıllı ekranını piyasaya sürdü.
Akıllı Görüntü Yuvası Hub
Uyku Algılama özelliği, ekranın yanındaki kişinin uykusunu hareketlerine ve nefes almasına göre izlemek için Soli'nin radarını kullanır - tümü kamera veya bir tür giyilebilir sensör olmadan.Bu 60 dolarlık gadget'ın yıkılması, 3.65 dolara mal olan bir Infineon radar çipini ortaya çıkardı.
Google Nest Hub (2. nesil)
Amazon, 2021'in başlarında yerleşik bir EHF radarına sahip Ring Video Doorbell Pro 2 akıllı kapı zilini piyasaya sürdü. Tüketiciler için ilgili işlevsellik, '3D Hareket Algılama' ve 'Kuş Bakışı' işlevleri olarak lanse edilir. Radar, standart bir IR kameradan daha az yanlış pozitif ve daha geniş bir menzile sahiptir. Ayrıca çalıların, ağaçların ve diğer engellerin ötesini de görür.
Amazon, uyku kalitesini izlemek için EHF radarını kullanarak Google'ın liderliğini de takip etti.
Apple henüz yerleşik bir radarla ilgili herhangi bir şey yayınlamadı, ancak 2021'in başlarında dairesel bir radar anten dizisine sahip bir cihaz için patent aldı.
mmWave teknolojisine dayalı olarak, çalışanların ofisteki konumlarını gerçek zamanlı olarak doğru bir şekilde takip eden yeni nesil ofis izleme cihazları çalışır.
Novelic, Arbe, Vayyar, Uhnder ve Oculii ve diğerleri, otomotiv EHF radarları üzerinde çalışıyor.
Startup Miku, yalnızca bebeği videoda yakalamakla kalmayan, aynı zamanda solunum hızını ve uyku kalitesini de uzaktan izleyen dahili radarlı Miku Pro Akıllı Bebek Monitörüne sahip bir bebek monitörü geliştirdi.
Teknoloji ayrıca hem iç hem de dış mekanlarda kablosuz iletişim için kullanılabilir. Tüm büyük hücresel operatörler artık mmWave'in uygulanması üzerinde çalışıyor. Facebook Terragraph ve startup Aervivo gibi üçüncü taraf projeleri de var.
WiGig standardı (60 GHz frekansında WiFi) 2009'da kabul edildi ve giderek ivme kazanıyor. Örneğin Intel, Vive VR başlığı için WiGig kullanarak sıfıra yakın gecikme süresine ve 4,6 Gbps veri hızına sahip bir kablosuz adaptör oluşturdu.
En yeni WiFi standardı, kablosuz algılama için radar ve iletişim tekniklerini WiFi yönlendiricilerle birleştirir. Yani, WiFi yönlendirici, dairenin etrafındaki nesnelerin hareketini etkili bir şekilde izleyebilecek ve hareketleri tanıyabilecektir.
Gördüğünüz gibi, EHF radarlarının üretimindeki ilerleme ve FCC'nin 60 GHz spektrumunu açma kararı, temelde yeni işlevselliğe sahip bir dizi aygıtın pazara girmesine yardımcı oldu. Görünüşe göre mmWave, çevremizdeki arayüzleri büyük ölçüde etkileyecek bir başka çığır açan teknoloji. Belki birkaç on yıl içinde, jest tanıma, birçok gadget'ın ve çevredeki diğer nesnelerin doğal bir özelliği olacaktır.
Yeni standart ve birleşik API'leri tanıtmak için Ocak 2022'de Ripple Technology Alliance kuruldu.
bbabo.Net