Imec ha sviluppato un sistema radar MIMO compatto ad alta sensibilità a 140 GHz. L'impostazione MIMO è dimostrata per il riconoscimento dei gesti, supportando le interazioni uomo-macchina intuitive.
La risoluzione ultra-fine di questo radar consente di rilevare i movimenti della micro-pelle relativi ai segni vitali che servono applicazioni come il monitoraggio del conducente senza contatto o il monitoraggio del paziente.
I principali fattori di differenziazione del sistema prototipo radar-on-chip 140GHz di imec sono le ridotte dimensioni e le elevate prestazioni del radar, in termini di risoluzione e sensibilità al movimento.
Il radar funziona fino a una distanza di 10 m, con una risoluzione di 15 mm e una larghezza di banda RF di 10 GHz.
I percorsi multipli di antenna sono incorporati per consentire una configurazione MIMO completa (virtuale) 1 × 4 per ottenere una separazione angolare del bersaglio.
Il chip del ricetrasmettitore è dotato di antenne on-chip e è integrato nella tecnologia CMOS bulk a 28 nm, assicurando una soluzione a basso costo con una produzione di grandi volumi. Queste proprietà rendono il sistema radar particolarmente interessante per le applicazioni in cui la rilevazione di alta precisione basata su piccoli movimenti è fondamentale.
Apprendimento automatico
Aggiungendo capacità di apprendimento automatico, imec ha ora dimostrato la fattibilità del radar per rilevare e classificare piccoli movimenti basati su informazioni Doppler.
"Questo apre nuove opportunità, ad esempio, consentendo il riconoscimento dei gesti per interazioni uomo-macchina intuitive", afferma Barend van Liempd, responsabile R & S di imec. "Pensa allo spazio AR / VR, dove il nuovo radar può supportare l'interazione intuitiva con oggetti virtuali. Il riconoscimento dei gesti può potenzialmente anche abilitare il controllo intuitivo del dispositivo, complementare alle interfacce esistenti come il controllo vocale o gli schermi tattili intelligenti. "
Essere insensibili alle condizioni di illuminazione e preservare la privacy (un radar non può ancora riconoscere gli esseri umani), una soluzione radar presenta particolari vantaggi rispetto ad altri tipi di sensori di movimento, ad esempio le telecamere a infrarossi basate sul tempo di volo. Inoltre, essendo estremamente compatto, il sistema radar a 140 GHz di imec può essere integrato in modo invisibile in quasi tutti i dispositivi, come laptop, smartphone o cornici per schermi.
Imec ha sviluppato uno specifico algoritmo di apprendimento automatico basato su una rete neurale multistrato comprendente uno strato LSTM e utilizzando l'apprendimento supervisionato per addestrare il modello di inferenza utilizzando registrazioni etichettate internamente di più di 25 persone, tra cui diverse catture per ciascuna di 7 differenti gesti. Contro il set di dati sperimentali, il modello classifica i 7 gesti registrati e predice il gesto giusto almeno il 94% delle volte.
Oltre ai gesti, i segni vitali possono anche essere misurati con altissima precisione grazie all'elevata frequenza radio. Pertanto, il radar è un candidato eccellente per i sistemi di monitoraggio dei segni vitali in auto, per consentire il monitoraggio senza contatto dello stato del conducente, ad esempio per rilevare l'addormentarsi, livelli anormali di stress o, eventualmente, per prevenire incidenti dovuti a rischi acuti per la salute, ad es. o attacchi di epilessia. Un'altra possibile applicazione è quella di monitorare i bambini piccoli utilizzando il rilevamento dei movimenti e dei segni vitali, anche quando il bambino è coperto da una coperta e addormentato, ad esempio per fornire un avviso nel caso in cui un bambino venga involontariamente lasciato in un veicolo.
Radar MIMO
Per aumentare la ricchezza di dati e le informazioni spaziali, attualmente imec sta costruendo un sistema radar MIMO 4 × 4, per il quale è in sviluppo una nuova generazione di chip radar, che incorpora TX e RX come chip separati. Ciò consentirà una maggiore flessibilità nella distribuzione degli elementi dell'array MIMO attraverso l'area disponibile. Sarà anche esplorato se la funzionalità dei chip radar standalone può essere aumentata, per abilitare i sistemi MIMO con array di chip ancora più grandi.
Il radar a 140 GHz di Imec è stato sviluppato nel suo programma di collaborazione R & D open innovation sulla tecnologia radar. Le aziende interessate possono partecipare al programma, o in un progetto bilaterale di R & S, o concedere in licenza i blocchi di costruzione della tecnologia.
