Imec ha desenvolupat un sistema de radar MIMO de 140 GHz altament sensible i compacte. Es demostra la configuració de MIMO per al reconeixement de gestos, donant suport a les interaccions intuïtives entre home i màquina.
La resolució ultra fina d'aquest radar permet la detecció de moviments de micro-pell relacionats amb signes vitals que serveixen a aplicacions com el controlador de control sense contacte o el control del pacient.
Els diferenciadors clau del sistema de prototip de radar-xip de 140GHz d'imec són la seva petita grandària i el seu alt rendiment radar: en termes de resolució i sensibilitat al moviment.
El radar funciona fins a un rang de 10 m, amb una resolució de 15 mm i un ample de banda de 10 GHz.
S'incorporen diversos camins d’antena per permetre una configuració completa (virtual) 1 × 4 MIMO per aconseguir una separació d’orientació angular.
El xip transceptor disposa d'antenes en xip i s'integren en tecnologia CMOS a granel de 28 nm, garantint una solució de baix cost a una producció de gran volum. Aquestes propietats fan que el sistema de radar sigui especialment atractiu per a aplicacions en què la detecció basada en petits moviments de gran precisió és clau.
Aprenentatge automàtic
Mitjançant l’addició de capacitats d’aprenentatge automàtic, imec ara ha demostrat la viabilitat del radar per detectar i classificar petits moviments basats en la informació Doppler.
"Això obre noves oportunitats, per exemple, permetent el reconeixement de gestos per a interaccions intuïtives entre home i màquina", diu Barend van Liempd, gerent d'I + D a imec. “Penseu en l'espai AR / VR, on el nou radar pot suportar la interacció intuïtiva amb objectes virtuals. El reconeixement de gestos també pot permetre un control intuïtiu del dispositiu: complementari a les interfícies existents, com ara el control de veu o les pantalles tàctils intel·ligents. "
Sent insensible a les condicions d’il·luminació i preservar la privacitat (un radar fins ara no pot reconèixer els humans), una solució de radar té avantatges particulars respecte a altres tipus de sensors de moviment, per exemple càmeres infrarojes basades en temps de vol. I, sent extremadament compacte, el sistema de radar de 140GHz d'imec es pot integrar de manera invisible en gairebé tots els dispositius, com ara portàtils, telèfons intel·ligents o biselles de pantalla.
Imec ha desenvolupat un algoritme específic d'aprenentatge automàtic basat en una xarxa neuronal multicapa que inclou una capa LSTM i que utilitza aprenentatge supervisat per entrenar el model d'inferència mitjançant enregistraments etiquetats a casa de més de 25 persones, incloent diverses captures per a cada 7 diferents gestos. Contra el conjunt de dades experimentals, el model classifica els 7 gestos enregistrats i prediu el gest adequat almenys el 94% del temps.
A banda dels gestos, els signes vitals també es poden mesurar amb una precisió molt alta gràcies a l'elevada freqüència de ràdio. Per tant, el radar és un excel·lent candidat per a sistemes de vigilància de senyals vitals dins del cotxe, per permetre el seguiment sense contacte del estat del conductor, per exemple, per detectar l’adormiment, nivells anormals d’estrès o, possiblement, per prevenir accidents a causa de perills de salut aguts, per exemple, el cor o atacs d'epilèpsia. Una altra possible aplicació és fer un seguiment dels nens petits mitjançant la detecció de senyals vitals i de moviment, fins i tot quan el nen està cobert per una manta i adormit, per exemple, per proporcionar una alerta en cas que un nen quedi involuntàriament en un vehicle.
Radar MIMO
Per augmentar la riquesa de dades i la informació espacial, imec està actualment construint un sistema de radar MIMO 4 × 4, per al qual s'està desenvolupant una nova generació de xips de radar, que incorpora el TX i el RX com a xips separats. Això permetrà una major flexibilitat en la distribució dels elements de la matriu MIMO a l’àrea disponible. També s’explorarà si es pot augmentar la funcionalitat dels xips de radar independents, per habilitar sistemes MIMO amb matrius encara més grans de xips.
El radar de 140GHz d'Imec es va desenvolupar en el seu programa de col.laboració en tecnologia de radar per a la innovació oberta. Les empreses interessades poden participar en el programa, o en un projecte bilateral d’R + D, o llicenciar els blocs de construcció de tecnologia.
