Imec har utvecklat ett kompakt högkänsligt 140 GHz MIMO radar system. MIMO-inställningen demonstreras för gestigenkänning, som stöder intuitiva interaktioner mellan man och maskin.
Den ultrafina upplösningen på denna radar möjliggör detektion av mikrohudrörelser relaterade till vitala tecken som betjänar applikationer som oövervakad förarövervakning eller patientövervakning.
Key differentiatorer av imecs 140 GHz radar-on-chip prototypsystem är dess lilla storlek och höga radarprestanda - vad gäller upplösning och rörelsekänslighet.
Radaren fungerar upp till 10 m, med 15 mm intervallupplösning och 10 GHz bandbredd.
Flera antennvägar är inbyggda för att möjliggöra en fullständig (virtuell) 1 × 4 MIMO-konfiguration för att uppnå vinkelmålseparation.
Transceiver-chipet har on-chip-antenner och är integrerade i 28nm CMOS-teknik, vilket garanterar en billig lösning vid hög volymproduktion. Dessa egenskaper gör radarsystemet särskilt tilltalande för applikationer där hög precision, liten rörelsebaserad detektion är nyckeln.
Maskininlärning
Genom att lägga till maskininlärningsförmåga har imec nu visat radarens möjligheter att upptäcka och klassificera små rörelser baserat på Doppler-information.
"Det här öppnar nya möjligheter, till exempel möjliggör gestigenkännande för intuitiva interaktioner mellan man och maskin", säger Barend van Liempd, FoU-chef vid imec. "Tänk på AR / VR-rymden, där den nya radaren kan stödja intuitiv interaktion med virtuella objekt. Gensigenkänning kan potentiellt också möjliggöra intuitiv kontroll av enheter - komplement till befintliga gränssnitt som röststyrning eller smarta pekskärmar. "
Att vara okänslig för ljusförhållanden och bevara sekretess (en radar kan hittills inte känna igen människor), en radarnösning har speciella fördelar jämfört med andra typer av rörelsessensorer, till exempel infraröda kamerakameror. Och, för att vara extremt kompakt, kan imecs 140 GHz radar system integreras osynligt i nästan alla enheter, t.ex. bärbara datorer, smartphones eller skärmar.
Imec har utvecklat en specifik maskininlärningsalgoritm baserad på ett flerskiktigt neuralt nätverk inklusive ett LSTM-lager och använder övervakat lärande för att träna inferensmodellen genom att använda in-house märkta inspelningar på mer än 25 personer, inklusive flera fångster för var och en av 7 olika gester. Mot den experimentella datasatsen klassificerar modellen de inspelade 7 gesterna och förutspår rätt gestus åtminstone 94% av tiden.
Bortsett från gester kan vitala tecken också mätas med mycket hög precision tack vare hög radiofrekvens. Därför är radaren en utmärkt kandidat för system för övervakning av bilar för vitala skyltar, för att möjliggöra icke-kontaktspårning av förarens tillstånd, t.ex. att upptäcka att somna, onormala stressnivåer eller möjligen förebygga olyckor på grund av akuta hälsorisker, t.ex. hjärta eller epilepsiattacker. En annan möjlig ansökan är att övervaka små barn med hjälp av rörelse- och vitalitetsdetektering, även när barnet är täckt av en filt och som sover, t.ex. att ge en varning om ett barn oavsiktligt lämnas i ett fordon.
MIMO radar
För att förstora data rikedom och rumslig information bygger imec för närvarande ett 4 × 4 MIMO radar system, för vilket en ny generation radarchips är under utveckling - införandet av TX och RX som separata marker. Detta möjliggör större flexibilitet vid distribution av MIMO-arrayelementen över det tillgängliga området. Det kommer också att undersökas om funktionaliteten för de fristående radarchipsna kan ökas, så att MIMO-system med ännu större skivor av chips kan aktiveras.
Imecs 140 GHz radar utvecklades i sitt öppna innovations FoU-samarbete på radarteknik. Intresserade företag kan delta i programmet, eller i ett bilateralt FoU-projekt, eller licensiera de tekniska byggstenarna.
