超声波3D回音定位，让无人机化身蝙蝠

德国新创公司Toposens开发出一种低成本的轻量级3D传感器系统，可执行超声波回音定位功能，从而将传送的讯号转换成有形的3D环境景物映射，让人们或机器人得以顺利解读，进一步实现无人机与自动驾驶车等应用。

 

在EIT Digital于巴黎所举办的“虚拟-实体系统概念挑战赛”(Cyber-Physical Systems Idea Challenge)中，Toposens开发出的3D感测系统已经顺利地进入八强决赛名单。Toposens共同创兼管理总监Tobias Bahnemann指出，该公司开发的微型系统可侦测高达45公尺的范围，而且分辨率达到了0.5cm，不过他相信只要再进一步提高信号处理能力，就能让侦测分辨率精确至1mm。

 

Bahnemann展示这款精巧封装的原型，它采用大小仅40x40x5mm的塑料封装，重量也只有20克，整个传感器解决方案结合了1个压电超声波发射器以及3个分离式压电收发器。可在40kHz时发射讯号模式，所有回声的飞行时间(time-of-flight；ToF)则可分别采用三个收发器以纳秒级的时间分辨率进行撷取。

 

 

 

“我们所采用的硬件都来自于现有可用组件”们Bahnemann解释，“但透过我们开发的智能算法IP，可完成一种倒三角测量，并将接收到的信号转换成距离和形状属性。”

 

“这些算法涉及复杂的数学，但透过简单的硬件建置，让我们能够实现每秒50,000点的效能,”他认为在算法上的成就得归功于其共同创办人与事业伙伴Alexander Rudoy。

 

该算法大约花了三年的时间开发，两位事业合作伙伴一直到今年3月才得以展示其概念原型。

 

Bahnemann认为该系统不仅可让机器人在复杂的3D环境行走，同时还能进行动作侦测与手势控制侦测。因为该传感器模块无需光学原件且重量轻，可取代昂贵且笨重的雷射与相机系统，而且只需使用0.2W功耗即可实现运作。

 

 

 

超声波的另一个好处是它保有隐私，采用灰阶显示其结果，并仅揭露其深度。相较于摄影机，这种感测系统较不显眼，但可用于商场进行顾客行为分析，以及作为汽车的防碰撞系统使用。

 

Toposens的目标是在2016年上半年以前为潜在的应用开发人员提供软件开发工具包，协助整合3D传感器技术于具有各种不同接口与软件应用的产品中。

 

该公司在三周前才成立，目前正积极寻求可为其传感器实现工业化的投资来源。此外，根据该公司的开发蓝图，接下来还将推出长程的3D雷达，能够在高达150-300公尺的范围内提供周遭环境的实时3D影像，进一步实现自动驾驶车应用。