從2000年起，傳感器的作用承載的就是檢測(cè)物理信號(hào)，然后提供給上層使用，所以它是單一的MEMS和模擬前端，在做一些數(shù)字電路的信號(hào)處理，然后直接把物理信號(hào)轉(zhuǎn)成一電信號(hào)提供出來(lái)，相對(duì)功能比較單一。GFNesmc

在經(jīng)歷一定的發(fā)展后，我們可以定義它單一的硬件，集成更多的算法和軟件的功能，去做一些定制化的配置，集成一些更豐富的功能，甚至可以在內(nèi)部置入一顆可編程的處理器，去做算法的集成，實(shí)現(xiàn)更多的功能。GFNesmc

現(xiàn)在，邊緣AI算法也可以集成到小小的傳感器產(chǎn)品中，因?yàn)樘幚砥鞴囊呀?jīng)非常低，處理能力也可以實(shí)現(xiàn)AI算法的運(yùn)行。所以在整個(gè)過(guò)程中，傳感器這個(gè)單一的硬件慢慢承載了更多的任務(wù)，去做更智能的應(yīng)用場(chǎng)景。GFNesmc

什么是邊緣AI

傳統(tǒng)的AI承載的就是信號(hào)的傳遞，它通過(guò)無(wú)線或者其他的方式把物理信號(hào)傳遞到網(wǎng)絡(luò)端，網(wǎng)絡(luò)端收到成百上千甚至上萬(wàn)個(gè)傳感器的信號(hào)之后，可以對(duì)大數(shù)據(jù)做建模，在云端提供一些智能的響應(yīng)、智能的策略。GFNesmc

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“除了方案之外，其實(shí)邊緣AI算法也可以集成到傳感器本體中，因?yàn)閭鞲衅髦灰梢粋€(gè)超低功耗的處理器，就可以實(shí)現(xiàn)此動(dòng)作。”近日在第11屆EEVIA年度中國(guó)硬科技媒體論壇暨產(chǎn)業(yè)鏈研創(chuàng)趨勢(shì)展望研討會(huì)上，Bosch Sensortec GmbH高級(jí)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師皇甫杰表示，“這也是Bosch Sensortec現(xiàn)在正在做的事情。”GFNesmc

AI算法集成到器件中的好處

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第一，可以在器件端做定制化或者個(gè)性化。需求是有差異的，對(duì)每個(gè)用戶做適配，可讓傳感器識(shí)別精度適應(yīng)到每個(gè)獨(dú)立的用戶。GFNesmc

第二，傳感器的數(shù)據(jù)無(wú)需上傳至云端，只存在設(shè)備本身，甚至傳感器內(nèi)部。這樣可以保證傳感器數(shù)據(jù)的安全性，或用戶數(shù)據(jù)的安全性。GFNesmc

第三，實(shí)時(shí)響應(yīng)，速度更快。無(wú)需將數(shù)據(jù)上傳云端，再反饋到設(shè)備端，直接在器件中響應(yīng)。GFNesmc

第四，進(jìn)一步減少設(shè)備功耗，來(lái)延長(zhǎng)電池的使用壽命或者電池的日常使用時(shí)間。GFNesmc

案例分享

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BHI380傳感器

Bosch BHI380(命名規(guī)則：B代表Bosch，H代表hub，I代表ACC和陀螺儀二合一的傳感器)傳感器的尺寸非常小，所以其可以應(yīng)用在手機(jī)、手表、TWS耳機(jī)等電子產(chǎn)品。GFNesmc

據(jù)介紹， BHI380傳感器的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在于：GFNesmc

緊湊的尺寸，更便于集成到各類消費(fèi)類電子產(chǎn)品中; 功耗非常低，因?yàn)樗闪艘粋€(gè)超低功耗的處理器，這保證了在數(shù)據(jù)做融合時(shí)，功耗在一個(gè)毫安以下，達(dá)到微安級(jí)別。 通過(guò)內(nèi)置處理器，集成一些基本的功能，比如集成了一些AI的算法。用戶可根據(jù)Bosch提供的資源進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，集成自己的算法，以獲得更高的擴(kuò)展性。GFNesmc

BHI380傳感器應(yīng)用場(chǎng)景：GFNesmc

一是現(xiàn)在在TWS耳機(jī)中最常見(jiàn)的3D音效。它的原理就是檢測(cè)用戶的頭部在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所對(duì)應(yīng)的音效場(chǎng)景，或者用戶聽(tīng)到的聲音，它的音響的位置不變，所以用戶在轉(zhuǎn)動(dòng)頭部時(shí)，耳朵聽(tīng)到一個(gè)立體聲的效果，這是基于陀螺儀檢測(cè)頭部轉(zhuǎn)動(dòng)角度實(shí)現(xiàn)的。GFNesmc

二是手勢(shì)的識(shí)別或者動(dòng)作的識(shí)別。比如在走路、騎車、跑步，或者在坐車、坐高鐵、坐飛機(jī)，這些場(chǎng)景都可以通過(guò)傳感器的數(shù)據(jù)做融合來(lái)做識(shí)別。GFNesmc

三是人機(jī)交互。GFNesmc

四是PDR。PDR是步行導(dǎo)航，因?yàn)楝F(xiàn)在基本上人手一個(gè)智能手表，或者智能手機(jī)，可以基于ACC和陀螺儀的數(shù)據(jù)，結(jié)合Bosch的算法去做運(yùn)動(dòng)軌跡的記錄。此記錄無(wú)需GPS參與，包括在室內(nèi)，比如在商場(chǎng)里，沒(méi)有GPS信號(hào)，但可能會(huì)有一些內(nèi)部地圖，這時(shí)可以結(jié)合商場(chǎng)內(nèi)部地圖做路徑規(guī)劃。GFNesmc

五就是AI健身相關(guān)的記錄，或者健身動(dòng)作的追蹤，包括游泳姿態(tài)的算法。GFNesmc

據(jù)介紹， Bosch傳感器BHI380已集成了一些AI相關(guān)的運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)相關(guān)算法，用戶可在日常使用過(guò)程中，自行定義做一些健身的動(dòng)作，或者用內(nèi)部自帶的動(dòng)作。用戶可以無(wú)縫去切換，不需要去干預(yù)手表，或者需要做不同的健身動(dòng)作時(shí)，都不要在手表上做特定的設(shè)置。設(shè)備可以自動(dòng)檢測(cè)用戶當(dāng)前在做什么動(dòng)作，做了多少次。GFNesmc

二是器件的功耗較上一代產(chǎn)品降低54%，它很適用于穿戴設(shè)備。GFNesmc

三是集成耳機(jī)檢測(cè)用戶頭部追蹤，得到立體聲的效果。GFNesmc

這是個(gè)性化，也是AI算法的核心內(nèi)容。 除了內(nèi)嵌的十幾個(gè)健身動(dòng)作之外，用戶可以定義新的健身或者其他的任何動(dòng)作，這就是AI的典型學(xué)習(xí)能力。GFNesmc

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BME 688四合一傳感器

BME 688作為Bosch最新的四合一環(huán)境類傳感器，它也是目前世界上最小的一顆四合一傳感器，它里面集成了溫度、氣壓、濕度、氣體。基于此環(huán)境類傳感器，可以給用戶提供一個(gè)微環(huán)境的監(jiān)測(cè)，甚至可以做一些微環(huán)境的天氣預(yù)報(bào)預(yù)估，以及配合智能家居的聯(lián)動(dòng)等。GFNesmc

此傳感器如何實(shí)現(xiàn)AI功能?GFNesmc

這顆傳感器沒(méi)有進(jìn)一步集成控制器或者處理器，所以Bosch通過(guò)PC端提供一個(gè)AI學(xué)習(xí)的開(kāi)發(fā)工具，用戶可以基于此工具去做一些定制，或者應(yīng)用場(chǎng)景定制。GFNesmc

根據(jù)案例介紹，因?yàn)橛肂ME688可以檢測(cè)不同的氣體，主要是VOC類的氣體，怎么做氣體區(qū)分呢?第一步，用戶定義好自己的氣體種類，比如他想要檢測(cè)某一種咖啡的氣味，他就可以基于咖啡的目標(biāo)氣體，讓傳感器去采集目標(biāo)氣體的信號(hào)。數(shù)據(jù)收集到之后，在PC端有一個(gè)對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)化工具，可以讓用戶基于采集到的目標(biāo)氣體的傳感器信號(hào)，去做數(shù)據(jù)特征的捕捉。在捕捉到數(shù)據(jù)特征之后，結(jié)合工具生成一個(gè)數(shù)據(jù)模型，去對(duì)這種目標(biāo)氣體做識(shí)別。最后就是通過(guò)生成的模型，集成到客戶算法中，就可以結(jié)合傳感器的物理信號(hào)，在真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景的中做功能的檢測(cè)。GFNesmc

VOC氣體應(yīng)用領(lǐng)域特別廣，如森林野火的檢測(cè)，對(duì)人體有害的氣體檢測(cè)，對(duì)嬰兒紙尿片的檢測(cè)，在冰箱中檢測(cè)食物新鮮程度，甚至還有室外空氣指數(shù)的檢測(cè)。GFNesmc

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BME688工作原理是通過(guò)傳感器內(nèi)部去加熱金屬氧化物，來(lái)跟目標(biāo)氣體發(fā)生還原反應(yīng)，在不同的溫度點(diǎn)，它的還原反應(yīng)的特征不一。所以通過(guò)采集多個(gè)溫度點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的還原反應(yīng)的電阻值，對(duì)特征做捕捉，捕捉到之后可以做區(qū)分。比如有三個(gè)揮發(fā)氣體，它捕捉到的特征不一樣，所以可以快速通過(guò)不同溫度點(diǎn)，傳感器報(bào)出來(lái)的電阻值做特征的模型建立。GFNesmc

氣壓傳感器BMP581

因氣壓計(jì)在北美的手機(jī)里是標(biāo)配器件，因?yàn)樵摰厥謾C(jī)運(yùn)營(yíng)商要求所有手機(jī)在撥打報(bào)警電話時(shí)，必須要知道報(bào)警者的坐標(biāo)，這就是通過(guò)氣壓計(jì)來(lái)識(shí)別的。GFNesmc

這邊有一個(gè)實(shí)際的數(shù)據(jù)采集，左邊是不同的樓層，氣壓計(jì)的變化很明顯，右邊是走樓梯的時(shí)采集到的氣壓計(jì)的變化。藍(lán)色的是最新的BMP 581的數(shù)據(jù)，走到每一個(gè)臺(tái)階，氣壓計(jì)的數(shù)據(jù)變化跟臺(tái)階是一對(duì)一的?？梢员砻魉膫鞲衅髟肼暫蛿?shù)據(jù)是精度非常高的。GFNesmc

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氣壓計(jì)在耳戴產(chǎn)品或者穿戴產(chǎn)品中，也有一些典型的場(chǎng)景，比如用戶在佩戴智能耳機(jī)，在做俯臥撐的時(shí)候，氣壓計(jì)可以檢測(cè)用戶貼到地面或者撐起身體時(shí)的高度變化，來(lái)識(shí)別用戶做了多少次俯臥撐。GFNesmc

還有用戶做引體向上時(shí)也是同樣的道理，可以檢測(cè)到用戶在拉伸或者雙臂完全放直的高度差，通過(guò)氣壓計(jì)也能快速識(shí)別用戶的拉伸動(dòng)作。GFNesmc

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此外，氣壓計(jì)涉及到的應(yīng)用案例非常多，例如：配合GPS做高度的識(shí)別，因?yàn)镚PS可能只是XY兩個(gè)方向的識(shí)別，加上氣壓計(jì)還有高度的識(shí)別；還有卡路里計(jì)算和跌倒檢測(cè)，因?yàn)槲覀兛梢岳檬直砘蚴謾C(jī)中內(nèi)置的氣壓計(jì)，來(lái)識(shí)別出一個(gè)人跌倒時(shí)的高度變化；還有就是掃地機(jī)堵塞檢測(cè)，也可以通過(guò)氣壓計(jì)來(lái)識(shí)別，因?yàn)橐坏┒氯瑲鈮簳?huì)跟外界大氣壓有明顯變化。GFNesmc