超音波3D映射为无人机应用铺路

　　德国新创公司Toposens开发出一种低成本的轻量级3D感测器系统，可执行超音波回音定位功能，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，而且解析度达到了0.5cm，不过他相信只要再进一步提高讯号处理能力，就能让侦测解析度精确至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，整个感测器解决方案结合了1个压电超音波发射器以及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奈秒级的时间解析度进行撷取。

　　

　　“我们所采用的硬体都来自于现有可用元件”们Bahnemann解释，“但透过我们开发的智慧演算法IP，可完成一种倒三角测量，并将接收到的讯号转换成距离和形状属性。”

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

　　该演算法大约花了三年的时间开发，两位事业合作夥伴一直到今年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。因为该感测器模组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。

　　

　　超音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体开发套件，协助整合3D感测器技术于具有各种不同介面与软体应用的产品中。

　　该公司在三周前才成立，目前正积极寻求可为其感测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即时3D影像，进一步实现自动驾驶车应用。

　　编译：Susan Hong

　　（参考原文：Bat-inspired ultrasound 3D mapping could equip drones，by Julien Happich）