现代电子设备上除了越来越高的算力和越来越大的存储增长之外,另外一个重要的组件就是传感器。正值人工智能发展的高峰期,从简单的人脸识别、语音识别到复杂的自动驾驶甚至具身智能,都离不开传感器的支撑。传感器作为机器获得感知世界和环境变化的界面,相关技术和实现原理在硬件开发中也越来越重要。
从原理层面来说,传感器都具有一个特点,物理量的转换,无一例外都转换成了“电”。只有将环境的变化转变为电信号的变化,才有可能被机器“理解”和处理。
最基础的原理就是利用基本电子元件来实现物理量的转变,比如常见的电子秤是利用电阻的特性制成应变片来实现力的测量。Mems传感器利用电容特性来实现各种运动状态的检测。传感器中也有基于各种效应而实现的测量和检测。其中一个在自动驾驶和军事应用中重要的传感器Radar不得不提,上图中的原理中没有找到合适的分类,单独拿出来:
这部分写着写着到盲区了,电离辐射部分完全没接触过,伽马射线相关的不在费时间研究了,估计我是用不上的。重点看非电离辐射,写到这里想到了一个新闻,孕妇要求周围邻居不要用Wi-Fi因为“辐射”。这个事儿从上图的角度看就是Wi-Fi属于RF的范围,从属非电离辐射,而非电离辐射无法从原子或分子中游离出电子,因此能量极低。所以这也是为什么无线通信技术中要费大劲搞LNA和滤波器,不就是因为能量微弱嘛。言归正传,Radar(Radio Detection and Ranging)可以测量目标物体的距离、角度和速度,自动驾驶中常用来探测其他交通要素。
在我从事硬件开发的这些年中,传感器的研发和应用可谓是贯穿了全部主线。从最开始在学校中第一个实践飞思卡尔智能车电磁组比赛中就开始应用传感器来做寻迹,到后面无人机研发的工作中超声波传感器、图像传感器、MEMS传感器等应用;到自动驾驶中,图像、激光雷达、毫米波雷达、GPS等等。这些行业和产品都离不开传感器的输入。
写在最后,我的工作中占比较大的部分:超声波传感器、MEMS传感器、磁传感器、图像传感器和激光雷达传感器,后面我会整理成专题来聊聊这些传感器的详细信息。
结束。