美國國防部高等研究計劃署(DARPA)正在開發(fā)啟動戰(zhàn)場用傳感器的新技術(shù)，一路保護在外出任務(wù)的部隊──DARPA的項目經(jīng)理Troy Olsson日前在美國舉行的IEEE年度傳感器技術(shù)大會(IEEE Sensor 2016)上介紹了這種接近零功耗之RF與傳感器技術(shù)“N-Zero”的細節(jié)。J5tesmc
DARPA預(yù)計在2018年可布署的戰(zhàn)場用傳感器網(wǎng)絡(luò)需要近乎零的待機功耗，而且MEMS技術(shù)是不可或缺；該團隊還發(fā)現(xiàn)了以往不曾想象過的MEMS技術(shù)優(yōu)勢──不只能提供近乎零的待機功耗，還能利用被偵測的訊號本身的電力來啟動發(fā)送器，實現(xiàn)真正的零待機功耗。J5tesmc
在某些情況下，發(fā)送器也能不用電池供電，而是由來自太陽能、震動能量采集器等再生能源，儲存于超級電容器的能量供電。“我們試圖降低我們的傳感器功耗，因此能將之布署于很長一段時間不需更換電池的戰(zhàn)略裝備；”Olsson表示：“現(xiàn)在我們還希望訊號本身能在喚醒更強大的訊號處理器與發(fā)送器之前，能實際啟動處理程序。”J5tesmc
目前有許多美軍在戰(zhàn)場上失去寶貴生命，有部分原因就是因為無法依據(jù)想要的方式布署各種傳感器；舉例來說，如果能在美軍海外作戰(zhàn)區(qū)域的所有道路上布署傳感器，就能偵測到是否有敵軍在某地埋了爆裂物，但往往因為戰(zhàn)場缺乏電力供應(yīng)而無法實現(xiàn)。J5tesmc
美軍也可以利用自有電力，每隔幾碼的距離布署傳感器以偵測路線的爆裂物，但目前這種傳感器得用電池供電，而且如果在戰(zhàn)場布署大規(guī)模的傳感器網(wǎng)絡(luò)，有可能反而讓更多士兵的生命安全受到威脅，因為在需要替換傳感器電池時，可能讓他們暴露于受伏擊的危險；Olsson表示：“在戰(zhàn)斗狀態(tài)下，我們不能只為了替換電池而讓士兵受到危害。”J5tesmc
J5tesmc
圖中大規(guī)模布署的傳感器網(wǎng)絡(luò)只會在為了發(fā)送有車輛出現(xiàn)的訊息時被喚醒──其零待機功耗的MEMS麥克風能偵測到車輛接近時的噪音（來源：DARPA）J5tesmc
N-Zero開發(fā)項目將實現(xiàn)混合MEMS與微電子的超小型傳感器；依據(jù)其復(fù)雜度以及最接近的高功率RF中繼器(repeater)距離，有些較簡易的傳感器還能利用無人機撒在戰(zhàn)場上，利用能量采集技術(shù)支持連續(xù)的實時狀況偵察。J5tesmc
其他較復(fù)雜的傳感器數(shù)組則是可以采用鈕扣型電池或3號、4號電池，將完整的視覺、音頻甚至雷達訊號等內(nèi)容發(fā)送回基地，而且至少10年不需要更換電池。J5tesmc
J5tesmc
零待機功耗的無人看守傳感器、通訊節(jié)點與物聯(lián)網(wǎng)(IoT)裝置應(yīng)用，能支持周邊監(jiān)控、關(guān)鍵設(shè)施保護以及監(jiān)視戰(zhàn)場實時情況（來源：DARPA）J5tesmc
DARPA的N-Zero開發(fā)團隊研究人員發(fā)現(xiàn)，MEMS傳感器能利用其內(nèi)部的微型移動機械零件，從訊號產(chǎn)生功率來運作；從其MEMS子系統(tǒng)的層級結(jié)構(gòu)(hierarchy)，能激勵次1伏特的電子進行訊號處理，甚至能在開啟N-Zero RF發(fā)送器之前判斷是否為假警報。而發(fā)送器只需要傳送一個低功率的鳥鳴(chirp)訊號以識別其發(fā)現(xiàn)，不需要發(fā)送耗電量大的原始數(shù)據(jù)。J5tesmc
J5tesmc
零待機功耗MEMS喚醒傳感器以5層光罩在絕緣上覆硅(SOI)晶圓片上制作（來源：DARPA）J5tesmc
利用「N-Zero」項目開發(fā)的傳感器技術(shù)，美國國防部除了期望能拯救士兵的生命，也期望能大量降低無辜民眾在戰(zhàn)地遭遇地雷等爆裂物而受傷甚至喪命的機率。J5tesmc
J5tesmc
