Imec har udviklet et kompakt, meget følsomt 140 GHz MIMO radar system. MIMO-opsætningen er demonstreret til gestusgenkendelse, der understøtter intuitive interaktioner mellem man og maskine.
Den ultrafine opløsning af denne radar gør det muligt at påvise mikrohudbevægelser relateret til vitale tegn, der betjener applikationer som ikke-kontaktdriverovervågning eller patientovervågning.
Nøgle differentiatorer af imecs 140 GHz radar-on-chip prototype system er dets lille størrelse og høj radar ydeevne - hvad angår opløsning og bevægelsesfølsomhed.
Radaren opererer op til 10m rækkevidde, med 15mm rækkevidde opløsning og 10GHz med RF båndbredde.
Flere antennestier er indbygget for at muliggøre en komplet (virtuel) 1 × 4 MIMO-konfiguration for at opnå vinkelmålseparation.
Transceiver-chipen har on-chip-antenner og er integreret i 28nm bulk CMOS-teknologi, hvilket sikrer en billig løsning ved højvolumenproduktion. Disse egenskaber gør radarsystemet særligt attraktivt til applikationer, hvor høj præcision, små bevægelsesbaseret detektion er nøglen.
Maskinelæring
Ved at tilføje maskinindlæringsfunktioner har imec nu demonstreret radarens gennemførlighed til at detektere og klassificere små bevægelser baseret på Doppler-information.
"Dette åbner nye muligheder, for eksempel, der gør det muligt at anerkende gestus for intuitive interaktioner mellem man og maskine", siger Barend van Liempd, FoU-manager hos imec. "Tænk på AR / VR-rummet, hvor den nye radar kan understøtte intuitiv interaktion med virtuelle objekter. Gendannelse kan potentielt også muliggøre intuitiv enhedskontrol - komplementær til eksisterende grænseflader, såsom talekontrol eller smart touch-skærme. "
At være ufølsom over for belysningsforhold og bevarelse af privatlivets fred (en radar kan hidtil ikke genkende mennesker), en radaropløsning har særlige fordele i forhold til andre typer bevægelsesfølere, f.eks. Infrarøde kameraer med flyvetid. Og det er ekstremt kompakt, at imecs 140 GHz radar system kan integreres usynligt i næsten alle enheder, såsom bærbare computere, smartphones eller skærmrammer.
Imec har udviklet en specifik maskinindlæringsalgoritme baseret på et flerlags neuralt netværk, herunder et LSTM-lag og ved hjælp af overvåget læring til at uddanne inferencesmodellen ved at bruge internt mærket optagelser på mere end 25 personer, herunder flere fanger for hver af de 7 forskellige fagter. Mod det eksperimentelle datasæt klassificerer modellen de registrerede 7 bevægelser og forudsiger den korrekte gestus mindst 94% af tiden.
Bortset fra bevægelser kan vitale tegn også måles med meget høj præcision takket være den høje radiofrekvens. Derfor er radaren en fremragende kandidat til overvågningssystemer til livsvigtige signaler i bilen for at muliggøre ikke-kontaktsporing af førerens tilstand, f.eks. At detektere at falde i søvn, unormale stressniveauer eller muligvis forebygge ulykker på grund af akutte sundhedsfarer, f.eks. Hjerte eller epilepsi angreb. En anden mulig ansøgning er at overvåge små børn ved hjælp af bevægelse og vitale tegn på detektion, selv når spædbarnet er dækket af et tæppe og i søvn, fx for at give en advarsel, hvis et barn utilsigtet er tilbage i et køretøj.
MIMO radar
For at udvide data rigdom og rumlige oplysninger, er imec i øjeblikket ved at opbygge et 4 × 4 MIMO radar system, for hvilket en ny generation af radar chips er under udvikling - inkorporering af TX og RX som separate chips. Dette vil muliggøre større fleksibilitet i distributionen af MIMO-arrayelementerne på tværs af det tilgængelige område. Det vil også blive udforsket, om funktionaliteten af de selvstændige radarchips kan øges for at aktivere MIMO-systemer med endnu større arrayer af chips.
Imecs 140 GHz radar blev udviklet i sit åbne innovations F & U-samarbejde om radarteknologi. Interesserede virksomheder kan deltage i programmet eller i et bilateralt F & U-projekt eller licensere teknologibyggestenene.
