超音波3D映射為無(wú)人機(jī)應(yīng)用鋪路

　　德國(guó)新創(chuàng)公司Toposens開(kāi)發(fā)出一種低成本的輕量級(jí)3D感測(cè)器系統(tǒng)，可執(zhí)行超音波回音定位功能，從而將傳送的訊號(hào)轉(zhuǎn)換成有形的3D環(huán)境景物映射，讓人們或機(jī)器人得以順利解讀，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)與自動(dòng)駕駛車等應(yīng)用。

　　在EIT Digital于巴黎所舉辦的“虛擬-實(shí)體系統(tǒng)概念挑戰(zhàn)賽”（Cyber-Physical Systems Idea Challenge）中，Toposens開(kāi)發(fā)出的3D感測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)順利地進(jìn)入八強(qiáng)決賽名單。Toposens共同創(chuàng)兼管理總監(jiān)Tobias Bahnemann指出，該公司開(kāi)發(fā)的微型系統(tǒng)可偵測(cè)高達(dá)45公尺的范圍，而且解析度達(dá)到了0.5cm，不過(guò)他相信只要再進(jìn)一步提高訊號(hào)處理能力，就能讓偵測(cè)解析度精確至1mm。

　　Bahnemann展示這款精巧封裝的原型，它采用大小僅40x40x5mm的塑料封裝，重量也只有20克，整個(gè)感測(cè)器解決方案結(jié)合了1個(gè)壓電超音波發(fā)射器以及3個(gè)分離式壓電收發(fā)器?？稍?0kHz時(shí)發(fā)射訊號(hào)模式，所有回聲的飛行時(shí)間（TIme-of- flight；ToF）則可分別采用三個(gè)收發(fā)器以奈秒級(jí)的時(shí)間解析度進(jìn)行擷取。

　　“我們所采用的硬體都來(lái)自于現(xiàn)有可用元件”們Bahnemann解釋，“但透過(guò)我們開(kāi)發(fā)的智慧演算法IP，可完成一種倒三角測(cè)量，并將接收到的訊號(hào)轉(zhuǎn)換成距離和形狀屬性。”

　　“這些演算法涉及復(fù)雜的數(shù)學(xué)，但透過(guò)簡(jiǎn)單的硬體建置，讓我們能夠?qū)崿F(xiàn)每秒50，000點(diǎn)的效能，”他認(rèn)為在演算法上的成就得歸功于其共同創(chuàng)辦人與事業(yè)夥伴Alexander Rudoy。

　　該演算法大約花了三年的時(shí)間開(kāi)發(fā)，兩位事業(yè)合作夥伴一直到今年3月才得以展示其概念原型。

　　Bahnemann認(rèn)為該系統(tǒng)不僅可讓機(jī)器人在復(fù)雜的3D環(huán)境行走，同時(shí)還能進(jìn)行動(dòng)作偵測(cè)與手勢(shì)控制偵測(cè)。因?yàn)樵摳袦y(cè)器模組無(wú)需光學(xué)原件且重量輕，可取代昂貴且笨重的雷射與相機(jī)系統(tǒng)，而且只需使用0.2W功耗即可實(shí)現(xiàn)運(yùn)作。

　　超音波的另一個(gè)好處是它保有隱私，采用灰階顯示其結(jié)果，并僅揭露其深度。相較于攝影機(jī)，這種感測(cè)系統(tǒng)較不顯眼，但可用于商場(chǎng)進(jìn)行顧客行為分析，以及作為汽車的防碰撞系統(tǒng)使用。

　　Toposens的目標(biāo)是在2016年上半年以前為潛在的應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員提供軟體開(kāi)發(fā)套件，協(xié)助整合3D感測(cè)器技術(shù)于具有各種不同介面與軟體應(yīng)用的產(chǎn)品中。

　　該公司在三周前才成立，目前正積極尋求可為其感測(cè)器實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的投資來(lái)源。此外，根據(jù)該公司的開(kāi)發(fā)藍(lán)圖，接下來(lái)還將推出長(zhǎng)程的3D雷達(dá)，能夠在高達(dá)150-300公尺的范圍內(nèi)提供周遭環(huán)境的即時(shí)3D影像，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛車應(yīng)用。

　　編譯：Susan Hong

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