A Imec desenvolveu um sistema de radar MIMO de 140GHz altamente sensível e compacto. A configuração MIMO é demonstrada para reconhecimento de gestos, suportando interações homem-máquina intuitivas.
A resolução ultrafina deste radar permite a detecção de movimentos da micro-pele relacionados a sinais vitais que atendem a aplicações como monitoramento do motorista sem contato ou monitoramento do paciente.
Os principais diferenciais do protótipo de radar de chip de 140GHz da imec são seu pequeno tamanho e alto desempenho de radar - em termos de resolução e sensibilidade a movimento.
O radar opera até 10m de alcance, com resolução de alcance de 15mm e 10GHz de largura de banda RF.
Vários caminhos de antena são incorporados para permitir uma configuração completa (virtual) 1 × 4 MIMO para alcançar a separação de alvo angular.
O chip transceptor possui antenas no chip e está integrado à tecnologia CMOS de 28 nm, garantindo uma solução de baixo custo em produção de alto volume. Essas propriedades tornam o sistema de radar particularmente atraente para aplicações em que a detecção baseada em pequenos movimentos e alta precisão é a chave.
Aprendizado de máquina
Ao adicionar recursos de aprendizado de máquina, a imec demonstrou agora a viabilidade do radar para detectar e classificar pequenos movimentos baseados em informações do Doppler.
“Isso abre novas oportunidades, por exemplo, permitindo o reconhecimento de gestos para interações homem-máquina intuitivas”, diz Barend van Liempd, gerente de pesquisa e desenvolvimento da imec. “Pense no espaço AR / VR, onde o novo radar pode suportar interação intuitiva com objetos virtuais. O reconhecimento de gestos também pode, potencialmente, possibilitar o controle intuitivo do dispositivo - complementar às interfaces existentes, como o controle de voz ou telas de toque inteligentes. ”
Sendo insensível às condições de iluminação e preservando a privacidade (um radar pode até agora não reconhecer os seres humanos), uma solução de radar tem vantagens particulares sobre outros tipos de sensores de movimento, por exemplo, câmeras infravermelhas baseadas em tempo de voo. E, sendo extremamente compacto, o sistema de radar de 140GHz da imec pode ser integrado de forma invisível em quase todos os dispositivos, como laptops, smartphones ou telas de tela.
A Imec desenvolveu um algoritmo de aprendizado de máquina específico baseado em uma rede neural multicamada, incluindo uma camada LSTM, e usando o aprendizado supervisionado para treinar o modelo de inferência usando gravações internas de mais de 25 pessoas, incluindo várias capturas para cada uma das 7 diferentes gestos. Contra o conjunto de dados experimental, o modelo classifica os 7 gestos registrados e prevê o gesto correto em pelo menos 94% do tempo.
Além dos gestos, os sinais vitais também podem ser medidos com alta precisão graças à alta freqüência de rádio. Portanto, o radar é um excelente candidato para sistemas de monitoramento de sinais vitais no carro, para permitir rastreamento sem contato do estado do motorista, por exemplo, para detectar adormecimento, níveis de estresse anormais ou possivelmente para evitar acidentes devido a riscos agudos de saúde, por exemplo ou ataques de epilepsia. Outra aplicação possível é monitorar crianças pequenas usando detecção de movimento e sinais vitais, mesmo quando a criança estiver coberta por um cobertor e dormindo, por exemplo, para fornecer um alerta no caso de uma criança ser deixada inadvertidamente em um veículo.
Radar MIMO
Para ampliar a riqueza de dados e informações espaciais, a imec está atualmente construindo um sistema de radar 4 × 4 MIMO, para o qual uma nova geração de chips de radar está sendo desenvolvida - incorporando o TX e o RX como chips separados. Isso permitirá uma maior flexibilidade na distribuição dos elementos do array MIMO na área disponível. Também será explorado se a funcionalidade dos chips de radar independentes puder ser aumentada, para habilitar sistemas MIMO com matrizes ainda maiores de chips.
O radar de 140GHz da Imec foi desenvolvido em seu programa colaborativo de inovação aberta em P & D sobre tecnologia de radar. As empresas interessadas podem participar do programa, ou em um projeto de P & D bilateral, ou licenciar os blocos de construção de tecnologia.
