關(guān)鍵字:GPS導航芯片 神奇算法 PNI 科學(xué)實(shí)驗模塊
目前制約智能運動(dòng)手表/兒童手表的一個(gè)最大障礙是GPS的功耗,因為一旦開(kāi)啟GPS定位功能,手表的小型電池那點(diǎn)電能嗖嗖地就被吃完了,這是很多在做智能手表的公司最頭痛的事。
不過(guò),上周,昌旭見(jiàn)到了來(lái)自斯坦福大學(xué)的一家高科技公司,他們的“神奇算法”可以使得GPS+PDR應用的功耗巨幅減小,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是GPS配合九軸傳感器PDR應用,通過(guò)他們的“完全異步”的算法架構,能將現在每秒找一次“星”的頻率改為幾分鐘找一次“星”,并且精度不受影響,這里的重點(diǎn)主要他們的“近30年積累的算法”。
圖:1987年,George Hsu夫婦在斯坦福大學(xué)成立了專(zhuān)注于磁力導航及算法的公司——PNI。如今,他是主席兼CTO,其夫人Becky Oh是CEO兼總裁。George Hsu是華裔,其夫人Becky Oh是韓裔。
這家公司名為PNI,雖然1987年就在斯坦福大學(xué)成立,但一般的人不知道,因為他們之前的業(yè)務(wù)用在美國軍方與行業(yè)應用較多,當時(shí)公司成立時(shí)的主要業(yè)務(wù)是向US Army SBIR出售部隊士兵導航用的模塊與算法全套方案。不過(guò),過(guò)去幾年,他們也是消費電子市場(chǎng)的幕后英雄:九軸傳感器的領(lǐng)導廠(chǎng)商之一ST意法半導體向PNI購買(mǎi)了九軸sensor fusion的算法,而另一家領(lǐng)導廠(chǎng)商博世也剛剛成為他們的授權客戶(hù)。“成立初期我們的第一款產(chǎn)品是磁傳感器,被用于部隊與汽車(chē)電羅盤(pán)中,幾乎超過(guò)90%的汽車(chē)電羅盤(pán)是采用我們的磁傳感器。”公司創(chuàng )始人之一、主席兼CTO George Hsu說(shuō)道。他舉了一個(gè)例子,他們的磁傳感器用于手qiang的瞄準器中,可以實(shí)現定位精度0.3度。“所以,我們的算法是經(jīng)過(guò)了近30年積累的。”他解釋?zhuān)娪玫膫鞲衅鳟a(chǎn)品貴且體積可以稍大些,算法容易精準;而消費電子用的傳感器便宜小巧,對于算法的要求特別是功耗要求更高了,所以他們的多年積累的算法,對于消費電子產(chǎn)品具有非常大的價(jià)值。
可以說(shuō),過(guò)去幾十年,他們都是幕后英雄,積累了大量的算法數據,他們的磁傳感器模塊也賣(mài)到了很多領(lǐng)域。但是,由于他們的磁傳感器體積較大,無(wú)法用于手機等移動(dòng)消費電子市場(chǎng),所以,他們將這些完全基于物理Rooted的算法與多年的傳感器經(jīng)驗,做成一個(gè)“芝麻大小”的sensor hub芯片,配合第三方的傳感器,用于廣闊的消費電子領(lǐng)域,“我們的目標就是將之前的定制的專(zhuān)業(yè)級算法,推向需要快速上市的消息電子市場(chǎng),并且創(chuàng )造新的應用場(chǎng)景。” George Hsu說(shuō)道。
他們已為這個(gè)SENtral sensor hub開(kāi)發(fā)出很多成功的應用場(chǎng)景。除了上面提到的用于智能運動(dòng)手表/兒童手表外,還包括未來(lái)幾年可能會(huì )非常熱的“超級自拍無(wú)人機follow me”、“虛擬現實(shí)頭盔”等等應用,他們也正在與客戶(hù)開(kāi)發(fā)當中。此外,深圳地區備受關(guān)注的“宜停車(chē)”系統,也是用了他們的磁傳感器整套方案,下面配合圖片昌旭一一解釋給大家。
SENtral sensor hub降低GPS功耗5倍
SENtral sensor hub是PNI針對小巧型消費電子產(chǎn)品推出的sensor fusion算法芯片(如圖最小那一顆,尺寸僅為1.6x1.6x0.5mm,上面兩顆是他們之前的磁傳感器),里面集成了計算所需的處理能力,其內核是32位的ARC處理器,可以大大減小消費電子產(chǎn)品比如智能手表或者手機中主芯片的負荷。“因為我們的架構是完全異步的,這使得我們可以獲得高速性能。舉例來(lái)說(shuō),Gyro是最快的,然后是g-sensor,再后是磁傳感器。并且,對于不需要經(jīng)常執行的計算,我們可以大大降低主芯片MCU的工作量。”他解釋。
當然,他最重要的“秘密武器”是配合PDR(室內定位)應用時(shí),可以大幅減小找星的頻率,同時(shí)借助于他們的基于物理的優(yōu)秀的算法,實(shí)現精準定位。其它方案需要每秒鐘找一次星,而他們可以實(shí)現幾分鐘找一次星,所以功耗得以大幅降低。“SENtral sensor hub可以用于一些中低端定位的手機,他們沒(méi)有強大的主處理器,所以憑借我們的算法,也可以實(shí)現精準的PDR應用。當然,SENtral更受歡迎的是智能手表廠(chǎng)商,可以完全解決目前GPS吃電的痛點(diǎn)。”George Hsu說(shuō)道。
圖:SENtral sensor hub算法芯片已用于Sony去年推出的智能手表Smart Watch 3中,今年ASUS等等公司的新一代智能手表中也會(huì )采用。
“無(wú)人機follow me”將會(huì )是超級自拍的終結者
來(lái)自于美國斯坦福的傳感器算法公司PNI創(chuàng )始人、主席兼CTO George Hsu對于他們的SENtral sensor fusion算法芯片在無(wú)人機市場(chǎng)的應用十分看好,也對這個(gè)市場(chǎng)未來(lái)的民用空間十分看好。“從目前來(lái)看,無(wú)人機還主要是在商業(yè)應用與軍用,在消費者市場(chǎng)的比例不到5%,但是從我們了解的信息來(lái)看,幾乎包括所有主流的手機公司都希望進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域,他們對于手機與無(wú)人機聯(lián)動(dòng)的Follow me應用十分看好。”他說(shuō)道。而根據調研公司KPCB的數據,2015全球的無(wú)人機市場(chǎng)將可以達到430萬(wàn)臺,增長(cháng)超過(guò) 167%。
圖:無(wú)人機follow me是未來(lái)的大熱點(diǎn)
2016年,除了下面傳統的大疆、GoPro、3D Robotics等無(wú)人機制造商以外,很多手機公司也會(huì )加入這個(gè)市場(chǎng),而他們的切入點(diǎn)則是用手機遙控飛機的follow me,到時(shí)喜歡自拍的玩家,可以用無(wú)人機實(shí)現“前后左右”超級自拍了。
針對這個(gè)市場(chǎng),PNI提供了一套需同時(shí)用于手機與無(wú)人機的方案:手機中是一個(gè)集成SENtral sensor hub與m3處理器以及算法的模塊,無(wú)人機中也要安裝相應的算法,這樣可以以十分低的功耗實(shí)現室內與室外的follow me超級自拍。這套導航定位算法方案大約8美元。“無(wú)人機中GPS+九軸的PDR應用,手機中安裝相對應的App,就可以實(shí)現超級自拍了。” George Hsu說(shuō)道,“而基于我們的算法可以實(shí)現極低的功耗,因為我們不用頻繁地啟用GPS。”
當然,他們的算法芯片也可以獨立出售給手機,或者智能手表公司,SENtral芯片加上算法,在2美元左右。如果僅用于tracking功能的配件中,價(jià)格約1美元左右。
圖:手機+無(wú)人機,實(shí)現“前后左右”360度超級自拍。
圖:全球主要的傳統的無(wú)人機公司。但是,未來(lái)手機公司肯定會(huì )進(jìn)入。
Oculus頭盔對他們的算法很滿(mǎn)意
“2年前,Oculus考查了我們的算法,通過(guò)各種測試,對我們PNI的算法非常滿(mǎn)意??上?,后來(lái)他們出售給了facebook,這件事情就此耽誤了。” PNI創(chuàng )始人、主席兼CTO George Hsu很遺憾地對本刊首席分析師昌旭說(shuō)道。
采用九軸傳感器的VR裝置,比如虛擬頭盔,對于sensor fusion的算法要求非常高,在實(shí)現體感功能的VR頭盔中,快速精準地定位(fast tracking)是解決VR眩暈的主要途徑之一。George Hsu表示,他們的SENtral很適合這個(gè)市場(chǎng)的應用,未來(lái)有很大的機會(huì )。雖然失去了Oculus這個(gè)大客戶(hù),他很欣慰地看到中國的很多廠(chǎng)商都要進(jìn)入這個(gè)市場(chǎng),他們目前已有不少在談的案例。
圖:fast tracking是解決VR眩暈的主要途徑之一,PNI的算法可以解決這個(gè)難題
深圳“宜停車(chē)”采用了PNI的磁傳感器
深圳路邊臨時(shí)停車(chē)收費管理系統——“宜停車(chē)”自推出后雖然遭受不少吐槽,但是,它確是智能停車(chē)應用的一次革命,消費者將車(chē)停在路邊相應的位置,就可通過(guò)手機對停車(chē)費用預付費,它會(huì )按停車(chē)的時(shí)間來(lái)收取費用。昌旭看了一下,大家的吐槽點(diǎn)都聚焦在收費管理體系上,但是對于停車(chē)收費的智能定位系統是沒(méi)有質(zhì)疑的。這個(gè)停車(chē)智能定位檢測就是采用了PNI公司的磁傳感器及算法。
“每臺車(chē)的磁力都不一樣,我們稱(chēng)之為汽車(chē)的磁力指紋,通過(guò)檢測每臺車(chē)的磁力指紋來(lái)判斷該車(chē)是否停在所需付費的車(chē)位。”PNI創(chuàng )始人、主席兼CTO George Hsu解釋。而用來(lái)檢測的磁力傳感器模塊則如下:
圖:宜停車(chē)的每個(gè)車(chē)道下都裝有此磁力傳感器檢測模塊。PNI的磁力傳感器精度高,是美國軍 隊與汽車(chē)廠(chǎng)商的主要供應商。