人机交互界面新革命，凌空手势控制
2017-03-02 17:20:04 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
据麦姆斯咨询消息，Chirp公司推出了一款单芯片超声波飞行时间传感器，使用户无需触摸显示屏便能和可穿戴设备实现交互，甚至是那些没有显示屏的可穿戴产品。
现在，运动（任天堂Wii控制手柄）、触摸（苹果iPhone）以及语音（亚马逊Alexa）交互已经过时了，“无需触摸”的交互方式似乎将成为消费类设备更炫酷、更赚钱的下一代人机交互界面。据麦姆斯咨询消息，2017世界移动通讯大会上多家企业展示了这种新的人机交互方式。
Chirp Microsystems首席执行官Michelle Kiang在展会上表示：“重要的消费电子突破总是由人机交互界面革命触发的。”
Chirp公司推出了一款单芯片超声波飞行时间传感器，使用户无需触摸显示屏便能和可穿戴设备实现交互，甚至是那些没有显示屏的可穿戴产品。
尽管Kiang没有明说“无需触摸”（基于超声传感）交互将取代其它现有的用户界面，但是她相信这能为可穿戴、AR/VR、智能手机、甚至汽车提供另一种交互方式。
技术传承自加州大学伯克利分校和戴维斯分校
Chirp Microsystems是一家位于加州伯克利的初创企业，目前有15名员工，本周参加了2017世界移动通信大会，并推出了该公司首款可穿戴设备应用的高精度、低功耗超声波传感开发平台。
可穿戴产品中典型的智能手表的屏幕尺寸很有限，用户常苦于其“胖手指”效应，Kiang说。通过在智能手表中嵌入MEMS超声波飞行时间传感器，用户便无需再担心胖手指或其它手指问题，无需触摸屏幕，仅通过手势便能控制手表的功能。
更好的案例似乎是可穿戴腕带产品。目前的腕带产品基本没有空间来配备屏幕，无法实现和用户的直接交互。如果搭载了足够小的超声波飞行时间传感器，瞬间，这些流行的可穿戴腕带便能和用户实现即时交互了！
嵌入Chirp超声波传感器的可穿戴手环
Chirp超声波飞行时间传感器采用了类似MEMS麦克风的3.5 x 3.5 mm LGA封装。配有I2C接口，能够非常方便的集成进消费电子产品。
MEMS及混合信号CMOS ASIC
Chirp不仅开发了MEMS超声波换能器，还开发了一款匹配的混合信号CMOS ASIC，并将两者整合在一个系统级封装中。
这款超声波飞行时间传感器的板载微处理能够提供永久在线（always-on）运行，方便唤醒传感应用。据Chirp介绍，其脉冲回波传感范围大于1米，采样率为1 Hz时功耗仅为9 µA。
这款MEMS超声波传感器的突破性微型化设计，由加州大学伯克利分校和戴维斯分校的研究人员和工程师团队开发，此后也成为Chirp公司在2014年成立的基础。
相关技术专利和主要研究人员都已经从加州大学转至Chirp公司。团队成员包括加州大学戴维斯分校机械和空间工程教授David Horsley，以及伯克利分校和戴维斯分校的数位博士研究生和博士后等。如今，Horsley教授已经成为Chirp公司的首席技术官。
除了可穿戴市场，Chirp公司的超声波飞行时间传感器所面向的另一个主要市场是增强现实和虚拟现实应用（AR/VR）。
Chirp公司已经能够为特选客户提供其VR/AR超声传感开发平台。Kiang目前还不能透露这些厂商的名单，但是她暗示这些都是大公司。
目前的高端AR/VR系统都局限于一个基站或限制于规定的空间内。这是因为摄像头系统或磁传感器系统等附加设备，需要安装在这些有限的空间内，以通过VR/AR头戴设备中的惯性测量单元（IMU）校正漂移，为用户带来更好的追踪体验。
Kiang展示了一款demo，微型化的MEMS超声波传感器很方便的嵌入在AR/VR头戴设备中。如此追踪系统便能随用户而移动，这为用户提供了360度的拟真体验。
Chirp公司的超声波传感器在AR/VR环境中，能够由内而外6个自由度的追踪控制者或输入设备。
3D传感
基于光学（主要是摄像头）的系统已经被应用于目标追踪。但是摄像头本质上来说是一种2D技术，没有深度信息。它必须诉诸于应用“点云”并结合重度计算，来探测从一帧到另一帧的目标漂移。
相比之下，超声波飞行时间传感器则是3D传感的理想选择，因为该技术三角测量数据更简便。更简单的计算意味着更低的功耗。
“红外技术是3D传感的另一种选择。不过，在室外日光下使用时，通过红外技术获得的数据往往无法使用，”Kiang称，“而超声波传感器则是一种稳定的低功耗技术，用户可以戴着VR/AR系统走向户外，甚至漫步于阳光之下。”
“通过将Chirp公司的MEMS超声波飞行时间传感器嵌入VR/AR系统，”Kiang总结道：“我们希望低端VR/AR系统能够为用户带来更好的交互体验，而高端VR/AR系统则能摆脱限制，用户可以戴着走向任何地方。”
拓展智能手机及汽车应用
红外技术目前在智能手机中常被用作接近传感器，以防止用户在接听电话时脸部误触屏幕。
Kiang称目前已经有部分智能手机供应商开始寻求用超声波技术来代替红外技术。刚开始吸引手机厂商的更多的是为了美学设计原因，为了去掉智能手机正面嵌入红外传感器的小孔。但是，有了超声波飞行时间传感器，智能手机设计人员可以为手机增加其它功能，例如自拍时的自动对焦，或者简单的手势控制等。
长期来看，Chirp公司的超声波飞行时间传感器还能用来代替帮助车辆倒车的体型笨重的超声波传感器。Chirp公司的传感器还可成为车内娱乐系统的新的用户交互界面。不过这样的汽车应用需要更长的设计周期，Kiang解释到，该应用在Chirp公司当前的规划中优先级略低。
Chirp公司的MEMS超声波传感器及ASIC已经送样，预计将在今年晚些时候实现规模量产。Kiang称部分Chirp公司的客户正在计划于2017年末推出嵌入Chirp芯片的终端产品，其它客户则可能要到2018年。
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