本周，在2019年FutureSummits上，全球领先的纳米电子和数字技术研究和创新中心imec展示了一种紧凑的高灵敏度140 GHz MIMO(多输入多输出)雷达系统。
(来源:Imec)
演示了用于手势识别的MIMO设置，支持直观的人机交互。此外，该雷达的超精细分辨率允许检测与生命体征相关的微皮肤运动，为非接触式驾驶员监测或患者监测等应用提供服务。
imec的140 GHz芯片上雷达原型系统的关键区别在于它的小尺寸和高雷达性能——在分辨率和运动灵敏度方面。该雷达的工作范围可达10米，具有15毫米的距离分辨率和10 GHz的射频带宽。多个天线路径的合并，使一个完整的(虚拟的)1x4 MIMO配置，以实现角目标分离。该收发器芯片具有片上天线的特点，并集成在28纳米大块CMOS技术，确保低成本的解决方案，在大批量生产。这些特性使得雷达系统在高精度、基于小运动的检测是关键的应用中特别具有吸引力。
通过增加机器学习能力，imec现在已经证明了雷达根据多普勒信息检测和分类小运动的可行性。“这开启了新的机遇，例如，使手势识别能够实现直观的人机交互。”imec研发经理巴伦德•范•利姆普(Barend van Liempd)补充道。“想想AR/VR领域，新雷达可以支持与虚拟物体的直观交互。手势识别还可能实现直观的设备控制，对现有的语音控制或智能触摸屏等界面起到补充作用。”由于对光照条件不敏感和隐私保护(雷达到目前为止还不能识别人类)，雷达解决方案比其他类型的运动传感器有特别的优势，例如基于飞行时间的红外摄像机。而且，由于非常紧凑，imec的140 GHz雷达系统可以隐形地集成到几乎所有设备上，如笔记本电脑、智能手机或屏幕边框。
Imec开发了一种特定的机器学习算法，该算法基于包括LSTM层的多层神经网络，并使用监督学习来训练推理模型，通过使用超过25人的内部标记录音，包括对7种不同手势的多个捕捉。针对实验数据集，该模型对所记录的7个手势进行分类，预测正确手势的准确率至少达到94%。
除了手势，由于高无线电频率，生命体征也可以非常精确地测量。因此，雷达是车内生命体征监测系统的理想选择，以实现对驾驶员状态的非接触跟踪，如检测入睡、异常压力水平或可能防止因急性健康危害(如心脏病或癫痫发作)而发生的事故。另一种可能的应用是利用运动和生命体征检测来监测儿童，甚至当婴儿被盖上毯子并睡着时，例如提供一个警报，以防孩子无意中被留在车里。
为了扩大数据的丰富性和空间信息，imec目前正在构建4x4 MIMO雷达系统，新一代雷达芯片正在开发中——合并TX和RX作为独立芯片。这将允许在可使用区域内分布MIMO阵列元素的更大灵活性。它还将探索是否可以增加独立雷达芯片的功能，以使MIMO系统与更大的芯片阵列。
Imec的140 GHz雷达是在其开放创新的雷达技术研发合作项目中开发的。有兴趣的公司可以参与该计划，或参与一个双边研发项目，或授权技术构建模块。
140GHz片上手势识别雷达| imec
来源:https://www.imec-int.com/en