作者/迎九  《電子產品世界》編輯

      摘要：在2019“慕尼黑上海電子展”期間，Bosch Sensortec舉辦新聞發布會，亞太區總裁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考慮，及推介了兩種相關新產品：IMU(慣性測量單元)BMI270，用于可穿戴和耳戴式產品;互動式投影模組BML100PI，主要用于智能家居和物聯網的虛擬觸摸屏。此外，還有適合智能家居的家庭掃地機器人的傳感器組合解決方案。

　　關鍵詞：傳感器；可穿戴；物聯網；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備進行充電。

　　第二，希望智能產品上的設計更酷一些，有更強的設計感，也更方便攜帶。

　　第三，適應用戶的行為，每一個人都希望設備能夠自動識別自己的習慣，而不需要再去調試設備。

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

　　最后一點，希望同一個設備能夠實現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，廠家要求傳感器產品提供更優化的各種各樣的算法。

　　最后，廠家還希望傳感器產品能提供更靈活、廣泛的產品性能。

　　1.3 IMU新產品BMI270

      Bosch Sensortec的新產品BMI270（如圖1）整合了多種功能，例如輕晃手臂，設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，該系統的相關性能也已整合進了這款產品當中，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據發給地圖廠家，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喚醒，從而極大地降低了整體系統的功耗。

　　2 智能家居和物聯網所需傳感器特點

      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、打開空調等，這些相關的開關應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，像空氣品質測量、霉菌監測、天氣變化等。

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

　　除了掃地機器人上使用慣性傳感器之外，還有像窗戶開關、百葉窗調節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，需要新穎的設計，不要看到到處放著大大小小的元器件這種突兀設計。

　　第三，自適應用戶的偏好，例如用戶進入家里，智能設備知道用戶的喜好，能夠自動調試舒適的環境。

　　第四，節能，例如空調系統在運轉的時候可以達到最佳節能效果。

　　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，使整個系統容易整合到不同的設計上。

　　第三，自動適應用戶的偏好。當你走進房間的時候可以自動啟動系統，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，了解到使用者的習慣。還有相關環境數據要集成在傳感器里面。因此是系統級的方案，而不單純是硬件。

　　最后，使用方便，容易操作。能夠收集到大數據，并在傳感器里有數據解讀的功能，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（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，其中包含了電源功耗管理、大小芯片，該模組是一個系統級優化的模組。該模組的尺寸只有43×47mm 2 ，非常小型。

　　2.5 環境傳感器及掃地機器人方案

       家里很重要的一部分是環境傳感器，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，甚至掃地機器人經過潑灑的動物排泄物或者其他一些異味液體時，都可以被環境傳感器偵測出來。通過環境傳感器檢測到室內的空氣品質，智能地讓你的空調、空氣凈化器、加濕器等產品自動開關，讓整個室內環境感到舒適溫馨。

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

　　具體地，Bosch Sensortec提供了導航應用、邊界監測應用、動態路徑規劃應用。上文提到，一般的掃地機器人會需要基本清潔功能、導航功能。新的功能是監測和生成空氣質量圖冊。掃地機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，我們不希望掃地機器人也把它們拖著，弄得家里到處是穢物。Bosch Sensortec環境傳感器可以讓掃地機器人也有“鼻子”，可以辨別出這些穢物。

　　3 關于市場和技術的熱門問答

      問：可穿戴設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里運行，功耗越會增加。

　　因此開發前還有一個基礎，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隊、技術支持團隊、研發團隊，這三個團隊的組合使得我們能夠更好地理解中國本土區域用戶的需求，從而更好地實現這幾個不同性能的組合。

　　問：BMI270最初來源于汽車市場的產品，再轉到消費市場，從汽車轉到消費傳感器，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。

　　我們重復利用自己的知識，調試不同產業所需要的不同傳感器。

　　例如，汽車需要很高精度，我們設計一個消費類用的傳感器時依然保有精度，但是根據客戶的需求調到一個平衡，例如消費類對成本、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有沒有規劃做自發電類型的傳感器？

　　答：關于傳感器有沒有必要往自發電方向走的問題，實際上，我們的單個傳感器功耗已經很低了，基于這個程度，其實我們現在看到這么低的功耗在傳感器里沒有必要考慮自發電的功能。但是博世集團已經有自發電產品應用在不同的行業里了，像汽車里已經有現成的產品，軟硬件都是現成的。但可穿戴市場里還沒有這樣的需求，如果有需求，Bosch Sensortec可以非常快速地從公司其他的業務單元里把相應的技術以及產品拿過來快速實現市場化。

　　問：你們的業務組成如何？

　　答：博世提供服務、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投資IoT，因為它可以提供服務、軟件和傳感器，是博世新的方向。目前在IoT領域，博世主要還是維持在賣終端產品的階段，而不是賣服務。

　　問：無人機技術有何特殊要求？應用市場前景如何？

　　答：無人機領域對于傳感器的要求是非常獨特的，因為在無人機應用當中，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應用領域的產品，例如有一款6軸的BMI，另外還有氣壓計針對無人機進行了優化，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、穩定的數據輸出。

　　無人機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規范(中國相對來說靈活一些，其他國家更加嚴格)，一定程度上目前阻礙了無人機市場繼續往前攀升，無人機和我們說的移動出行其實是有關聯的，等到未來法律法規更加寬容的時候，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