Bosch Sensortec对可穿戴和物联网传感器的市场和技术考虑

　　作者/迎九  《电子产品世界》编辑

      摘要：在2019“慕尼黑上海电子展”期间，Bosch Sensortec举办新闻发布会，亚太区总裁Fouad Bennini博士和Bosch Sensortec市场部全球副总裁Peter Weigand先生介绍了可穿戴传感器的研发考虑，及推介了两种相关新产品：IMU(惯性测量单元)BMI270，用于可穿戴和耳戴式产品;互动式投影模组BML100PI，主要用于智能家居和物联网的虚拟触摸屏。此外，还有适合智能家居的家庭扫地机器人的传感器组合解决方案。

　　关键词：传感器；可穿戴；物联网；智能家居

      1 哪类可穿戴和耳戴式传感器受欢迎?

　　1.1 用户对可穿戴类产品的期望

      首先是希望能够尽量延长充电时间的间隔，不希望每天都对自己的设备进行充电。

　　第二，希望智能产品上的设计更酷一些，有更强的设计感，也更方便携带。

　　第三，适应用户的行为，每一个人都希望设备能够自动识别自己的习惯，而不需要再去调试设备。

　　第四，永不断电。例如常用的计步功能，希望你的设备不管你在坐着还是在走，一整天设备都是在后台工作的。这个功能往精度上看，当你计步功能准确以后，才能更准确地计算你的卡路里。

　　最后一点，希望同一个设备能够实现用户所期待的所有功能。

　　1.2 厂商对传感器的期待

      第一，伴随着延长充电间隔的需求，希望有更低的功耗。

　　第二，要求有更小的封装和更高的集成度。

　　第三，希望芯片能有更多嵌入式、智能化的功能。

　　第四，随着更多的性能需求，厂家要求传感器产品提供更优化的各种各样的算法。

　　最后，厂家还希望传感器产品能提供更灵活、广泛的产品性能。

　　1.3 IMU新产品BMI270

      Bosch Sensortec的新产品BMI270（如图1）整合了多种功能，例如轻晃手臂，设备就可以接触到你的下一个指令，另外还有抬臂抬腕功能等，这些功能可使智能端设备更加方便地让用户操作。同时，谷歌有一个可穿戴的OS(操作)系统，该系统的相关性能也已整合进了这款产品当中，让用户有更好地体验。

　　再例如情景识别，BMI270本身可以识别用户在走路还是停车。为什么要识别停车?因为此时传感器可以把数据发给地图厂家，地图厂家可以很快地记录下用户停车的位置。整个过程中不需要主系统唤醒，从而极大地降低了整体系统的功耗。

　　2 智能家居和物联网所需传感器特点

      2.1 智能家居有哪些解决方案

      第一个是生活方式和舒适感，像打开电灯、打开空调等，这些相关的开关应用可以改善生活方式和感受。

　　第二是安全感，例如一些识别入侵的控制，或者门禁管理、烟雾管理等。

　　第三是健康、康乐，像空气品质测量、霉菌监测、天气变化等。

　　最后是方向和定位，诸如室内导航及楼层监测。为什么家里需要室内导航功能?例如扫地机器人，如果有导航功能，可以让它完整地清扫到家里的每一个角落。

　　除了扫地机器人上使用惯性传感器之外，还有像窗户开关、百叶窗调节等都会用到惯性传感器。

　　2.2 用户对于家居的期待

      第一，不希望这些智能家居一直充电，因此最大充电间隔是第一个要素。

　　第二，需要新颖的设计，不要看到到处放着大大小小的元器件这种突兀设计。

　　第三，自适应用户的偏好，例如用户进入家里，智能设备知道用户的喜好，能够自动调试舒适的环境。

　　第四，节能，例如空调系统在运转的时候可以达到最佳节能效果。

　　最后，易于使用，用户不希望花两三个小时阅读使用手册。

　　2.3 厂家对于传感器供应商的期待

      第一，要最长的充电间隔时间，不希望动不动就去充电，因此超低功耗是必要性。

　　第二，不喜欢突兀的IoT产品。所以在传感器这一层级肯定要小封装以及高集成度，使整个系统容易整合到不同的设计上。

　　第三，自动适应用户的偏好。当你走进房间的时候可以自动启动系统，代表传感器层面要能够支持永不断电的传感功能，知道使用者有什么习惯。因此，除了传感器硬件之外，还需要软件的支持，了解到使用者的习惯。还有相关环境数据要集成在传感器里面。因此是系统级的方案，而不单纯是硬件。

　　最后，使用方便，容易操作。能够收集到大数据，并在传感器里有数据解读的功能，因此足够聪明，提供使用者很方便的操作。

　　2.4 互动式触控屏幕

       漂亮的家里，你不想放过多的屏幕，你可以在不同表面、界面、层上做投影甚至互动的交互使用。虚拟触控屏在冰箱上有什么应用呢?例如，冰箱不同层里可以显示出你在里面放了什么样的食物，放了多久，有效期是多少，甚至要网购一些食材，都可以很智能地提供不同的操作（如图2）。

　　智能冰箱里投影部分可以通过Bosch Sensortec的互动式投影模组实现（如图3）。该模组包含了芯片，是一个整合式的模组，可以同时投射到不同的冰箱层，不需要到处放一个触控屏。通过激光投影投射出来，通过晶片的反射，加上零部件的布局，成为一个完整的系统，其中包含了电源功耗管理、大小芯片，该模组是一个系统级优化的模组。该模组的尺寸只有43×47mm 2 ，非常小型。

　　2.5 环境传感器及扫地机器人方案

       家里很重要的一部分是环境传感器，可以侦测气体变化，以及不同气体。除了家里空气不好，例如有甲醛或者二氧化碳浓度过高，还可能厨房有过多的油烟味或者其他异味，甚至扫地机器人经过泼洒的动物排泄物或者其他一些异味液体时，都可以被环境传感器侦测出来。通过环境传感器检测到室内的空气品质，智能地让你的空调、空气净化器、加湿器等产品自动开关，让整个室内环境感到舒适温馨。

　　对于家用扫地机器人，Bosch Sensortec有完整的解决方案。终端产品包含导航、边界监测，需要通过加速度计、陀螺仪来实现。除了硬件的需求之外，要通过智能软件把扫地机器人的应用体现出来，包含一些补偿、温度校正，遇到障碍能够识别等，这些会通过Bosch Sensortec的终端产品，像BMI或者BME系列做最终的布局。

　　具体地，Bosch Sensortec提供了导航应用、边界监测应用、动态路径规划应用。上文提到，一般的扫地机器人会需要基本清洁功能、导航功能。新的功能是监测和生成空气质量图册。扫地机器人在家里常会遇到地上撒水或者有不同液体的问题，甚至宠物可能有大小便的情况，我们不希望扫地机器人也把它们拖着，弄得家里到处是秽物。Bosch Sensortec环境传感器可以让扫地机器人也有“鼻子”，可以辨别出这些秽物。

　　3 关于市场和技术的热门问答

      问：可穿戴设备里有一些是互相矛盾的，例如智能高精度可能会影响到功耗，如何调和二者的矛盾？

　　答：的确要同时满足各个不同功能是很难的，例如越多的功能在MCU里运行，功耗越会增加。

　　因此开发前还有一个基础，需要公司能够很好地理解客户的需求，基于此，博世在本地有销售团队、技术支持团队、研发团队，这三个团队的组合使得我们能够更好地理解中国本土区域用户的需求，从而更好地实现这几个不同性能的组合。

　　问：BMI270最初来源于汽车市场的产品，再转到消费市场，从汽车转到消费传感器，Bosch Sensortec还需要做哪些工作？

　　答：对于功耗，汽车传感器并不是那么在意，但精确度要求很高。

　　我们重复利用自己的知识，调试不同产业所需要的不同传感器。

　　例如，汽车需要很高精度，我们设计一个消费类用的传感器时依然保有精度，但是根据客户的需求调到一个平衡，例如消费类对成本、体积也有要求，需要我们有综合的考量。

　　问：可穿戴需要低功耗，Bosch Sensortec有没有规划做自发电类型的传感器？

　　答：关于传感器有没有必要往自发电方向走的问题，实际上，我们的单个传感器功耗已经很低了，基于这个程度，其实我们现在看到这么低的功耗在传感器里没有必要考虑自发电的功能。但是博世集团已经有自发电产品应用在不同的行业里了，像汽车里已经有现成的产品，软硬件都是现成的。但可穿戴市场里还没有这样的需求，如果有需求，Bosch Sensortec可以非常快速地从公司其他的业务单元里把相应的技术以及产品拿过来快速实现市场化。

　　问：你们的业务组成如何？

　　答：博世提供服务、软件以及传感器，这方面很多是和不同的合作伙伴、厂家一起配合，主要是在策略合作以及实践具体的项目。但是这些IoT的应用销售额和博世的投资相比还是很小的，但是博世还是一直持续投资IoT，因为它可以提供服务、软件和传感器，是博世新的方向。目前在IoT领域，博世主要还是维持在卖终端产品的阶段，而不是卖服务。

　　问：无人机技术有何特殊要求？应用市场前景如何？

　　答：无人机领域对于传感器的要求是非常独特的，因为在无人机应用当中，高震动、高频率以及对温度的变化对传感器要求都是很苛刻的，因此BoschSensortec在这块也有专门针对无人机应用领域的产品，例如有一款6轴的BMI，另外还有气压计针对无人机进行了优化，确保即使在高震动以及对温度有很高要求的情况下仍然有很精确、稳定的数据输出。

　　无人机在前两年其实有很快速增长的过程，但是基于各个国家法规规范(中国相对来说灵活一些，其他国家更加严格)，一定程度上目前阻碍了无人机市场继续往前攀升，无人机和我们说的移动出行其实是有关联的，等到未来法律法规更加宽容的时候，相信还会有下一个阶段更快的增长。

　　本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第5期第22页，欢迎您写论文时引用，并注明出处