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业界动态

2019-04-24

传感器世界 2019年1期
关键词:虚拟现实

2019年1月8日,中共中央、国务院在北京隆重举行国家科学技术奖励大会。习近平、李克强、王沪宁、韩正等党和国家领导人出席会议活动。习近平为获得2018年度国家最高科学技术奖的哈尔滨工业大学刘永坦院士和中国人民解放军陆军工程大学钱七虎院士颁奖。李克强代表党中央、国务院,向全体获奖人员表示热烈祝贺,向全国广大科技工作者致以崇高敬意,向参与和支持中国科技事业的外国专家表示衷心感谢。

哈尔滨工业大学刘永坦教授是中国科学院院士、中国工程院院士,是著名雷达与信号处理技术专家,是海探测新体制雷达理论与技术奠基人和引领者,40年来,他领导和培育的创新团队,率先在国内开展了新体制雷达研究。

我国首次实现5G智能无人巡视船应用

2018年12月18日,由重庆涪陵区政府、重庆移动、华为公司、中移物联网公司合作建议的重庆5G联创中心重点项目——重庆移动5G示范区主城外首个试验网在涪陵正式建成,围绕智慧河长,在国内首次实现了基于5G技术的智能无人巡视船应用,将在河长制建设和生态水系治理中发挥重要作用。

据悉,目前在江河等水系的生态环保上,主要是采取定点监测制度,存在反馈不及时、信息采集不全等各种问题。而5G无人船融合了5G的大带宽、低时延等技术,并采用人工智能、自动航行、快速检测、后台分析等多种技术,根据设定的巡航点自动巡航,进行水质和环境监测,具有非常多优点。无人船上携带了大量传感器,能够自动对江水水质进行实时快速检测,并将检测结果发回后台进行分析。当情况复杂时,无人船还可以直接采取水样并将其送回实验室。此外,无人船还携带有先进的小型扫描雷达,可以对水下的环境进行实时扫描,作3D绘图,并通过5G大带宽网络,将3D绘图实时传回后台协作中心,实时生成高精度电子地图,从而大大提升河道管理和勘测水平。

除了上述功能,5G无人船还能够全天候监测河道及岸边的各类事件,通过人工智能和图像识别技术判断其是否非法(如非法采砂等),通过高精度摄像头传回实时画面,后台还可以通过船上的大功率广播制止各种非法活动。而上述这些应用,都依赖于5G网络大带宽、低时延和高可靠性,才能够良好实施。

1981年,在国内外毫无先例可借鉴的情况下,刘永坦开始了中国新体制雷达开创之路。这是一场填补国内空白、从零起步的具有开拓性的攻坚战。1990年4月,团队首次完成了中国对海面舰船目标的远距离探测实验,标志着中国新体制雷达技术实现了对海探测技术的重大突破。1991年,该项目荣获国家科技进步奖一等奖。

2011年,刘永坦团队成功研制出中国具有全天时、全天候、远距离探测能力的新体制雷达。与国际最先进同类雷达相比,刘永坦研制的新体制雷达系统规模更小、作用距离更远、精度更高、造价更低,总体性能达到国际先进水平,核心技术处于国际领先地位,让我国成为世界上少数几个拥有该技术的国家之一。2015年,团队再次获得国家科技进步奖一等奖。

“依靠传统雷达,我国海域可监控、可预警范围不足20 %,有了新体制雷达,则实现了全覆盖。”刘永坦教授介绍说。这种被称为“千里眼”+“火眼金睛”的新体制雷达,不仅“看”得更远,还能有效排除杂波干扰,发现超低空目标,为海域监控面积的全覆盖提供技术手段,对航天、航海、渔业等有着重要作用。

刘永坦教授表示,国家最高科学技术奖是无上的光荣,更是沉甸甸的责任。“这份殊荣不仅仅属于我个人,更属于我们的团队,属于这个伟大时代所有爱国奉献的知识分子。”

工信部:到2025年虚拟现实产业整体实力进入全球前列

2018年12月25日,工业和信息化部发布《关于加快推进虚拟现实产业发展的指导意见》,提出到2020年,我国虚拟现实产业链条基本健全,创建一批特色突出的虚拟现实产业创新基地,初步形成技术、产品、服务、应用协同推进的发展格局。到2025年,我国虚拟现实产业整体实力进入全球前列,掌握虚拟现实关键核心专利和标准,形成若干具有较强国际竞争力的虚拟现实骨干企业,创新能力显著增强,应用服务供给水平大幅提升,产业综合发展实力实现跃升,虚拟现实应用能力显著提升,推动经济社会各领域发展质量和效益显著提高。

《意见》要求,加强产学研用协同合作,推动虚拟现实相关基础理论、共性技术和应用技术研究。坚持整机带动、系统牵引,围绕虚拟现实建模、显示、传感、交互等重点环节,加强动态环境建模、实时三维图形生成、多元数据处理、实时动作捕捉、实时定位跟踪、快速渲染处理等关键技术攻关,加快虚拟现实视觉图形处理器(GPU)、物理运算处理器(PPU)、高性能传感处理器、新型近眼显示器件等的研发和产业化。

《意见》指出,面向信息消费升级需求和行业领域应用需求,加快虚拟现实整机设备、感知交互设备、内容采集制作设备、开发工具软件、行业解决方案、分发平台的研发及产业化,丰富虚拟现实产品的有效供给。同时强调,要引导和支持“VR+”发展,推动虚拟现实技术产品在制造、教育、文化、健康、商贸等行业领域的应用,创新融合发展路径,培育新模式、新业态,拓展虚拟现实应用空间。

现代交通通信与传感网络国家级国际联合研究中心挂牌成立

018年12月1日,“现代交通通信与传感网络国家级国际联合研究中心”在西南交通大学信息科学与技术学院正式挂牌。该联合研究中心是2015年9月获得科技部认定的国家级国际合作基地,联合研究中心依托“信息与通信工程”和“交通信息工程及控制”学科平台,聚焦现代交通、无线通信、光纤通信、光纤传感与网络安全的交叉领域,致力于研究和发展适应现代交通安全行驶、交通管控和智能交通大数据应用的车辆通信与传感网络关键理论与技术。

联合研究中心现已承担了欧盟国际合作研究项目、英国皇家工程学会中英国际科技交流计划项目、国家国际科技合作专项(加拿大)、国家111计划项目等10余项国际科技合作项目,研究团队提出相关概念与技术已被纳入无线通信国际标准;研制的高铁车载WiFi已在广九铁路上进行试运营;光子器件与系统中的多维度研究获得国际公认,一大批科研成果已在我国高速铁路建设中得到应用。

物联网安全技术国家标准发布

2018年12月28日,全国信息安全标准化技术委员会归口的27项国家标准正式发布,其中涉及到物联网安全方面的有以下五项标准:

GB/T 37044—2018《信息安全技术 物联网安全参考模型及通用要求》、GB/T 36951—2018《信息安全技术 物联网感知终端应用安全技术要求》、GB/T 37024—2018《信息安全技术 物联网感知层网关安全技术要求》、GB/T 37025—2018《信息安全技术 物联网数据传输安全技术要求》、GB/T 37093—2018《信息安全技术 物联网感知层接入通信网的安全要求》。

标准化数据交换和网络安全是影响物联网商用进展的关键因素。近年来,物联网在飞速发展的过程当中,也暴露出了许多安全问题。服务端、终端以及通信网等物联网应用模型各主要环节,仍然存在网络安全管理和检测工作不规范、传统的安全防护技术不能适应当前的网络安全新形势、尚未建立起有效的安全防护防御体系和安全生态等诸多问题。面对以上问题,需要从规范行业安全管理、制定行业安全检测标准、构建新型有效的安全防护体系、探索和研究新技术新应用等多个维度着手。早在2018年1月,国家已经发布包括关于物联网系统接口要求等30余项关于物联网技术的相关标准,解决了行业痛点之一。此次物联网安全技术标准的发布,有望推动商用进展再次加速。

中国自主创新数字PCR系统取得成功

2019年1月4日,Analytical Chemistry在线发表了中国科学院微生物研究所杜文斌团队的研究成果—一种可重复使用的微流控芯片。该芯片基于阶梯乳化(Step Emulsification)产生纳升液滴阵列,用于同时对8个样品进行片上多重荧光数字PCR。在普通实验室仅需一台平板PCR仪和小型气压泵即可开展数字PCR扩增。将该芯片应用于临床样本乳腺癌HER2拷贝数变异的定量评估,验证了多重数字PCR性能,平行检测结果与美国赛默飞公司的QuantStudio 3D数字PCR仪一致。

数字PCR以其前所未有的准确度和精确度,正成为撬动精准医学发展的新支点。目前在数字PCR市场,主流产品被欧美跨国公司的高端仪器所占据。杜文斌团队这一拥有中国自主知识产权的创新数字PCR系统,依靠低成本液滴生成技术,无需微加工芯片耗材,使用成本极低,突破了现有设备的局限,有望为低成本、高通量、易用型数字PCR技术的普及打开新的局面,降低国人在孕妇产前筛查、肿瘤伴随诊断、液体活检等医疗项目中的治疗费用。

组合式阶梯乳化数字PCR微流控芯片

ANR开展下一代显微镜/神经成像自适应光学系统研究

2019年1月14日,法国ANR国家研究基金宣布,将与Imagine Optic公司以及ESPCI、ENS 和 CNRS 的专家合作,开发用于显微镜和神经成像的下一代自适应光学(AO)系统,项目名称InovAO,项目资金60万欧元。

InovAO项目的目标是利用基于AO的光学切片显微镜装置,显著提高大型网络中神经元活动信号的时空分辨率,特别是将开发创新的波前传感方法,提供简化的AO实现和使用以及最佳的性能,同时将开发相应的基于AO的薄层和双光子显微镜装置,用于记录小鼠和果蝇大脑特定神经网络中单个细胞发出的改进的功能信号。

该项目聚集了AO(Imagine Optic)、高分辨率生物显微镜(ESPCI)、啮齿动物神经成像与行为研究(ENS - IBENS),以及果蝇大脑研究(CNRS-Neuro-PSI)领域的知名专家。InovAO项目是迈向基于工业的、易于使用的显微技术解决方案的第一步。

Argus、Elektrobit、NXP携手自动驾驶安全保障

2019 年 1 月 7 日 ,Elektrobit(EB)旗下子公司 Argus Cyber Security(Argus)宣布,他们正与 NXP 合作,推出业内首套完整软硬件解决方案,即使面对最复杂的网络攻击,亦能提供全面的自动化汽车保护。车辆安全是重中之重,对汽车制造商而言,最为关键的就是能为乘客提供针对网络威胁的最佳防御方案。该联合解决方案使得汽车制造商有能力遵循即将出台的法规和当前的指导方针,根据相关要求为车辆系统配备检测和应对网络安全事件。

该解决方案包括:

· NXP 用于车辆CAN总线的安全 CAN 收发器,可检测和防止 CAN 总线级别的恶意活动;

· Argus 的入侵检测和防御软件(IDPS),它通过数据和定时试探法检测潜在的恶意活动,然后将此活动报告给安全后端,以实现适当的响应;

· EB cadian Sync 软件,支持车辆持续在线(OTA)更新,包括NXP安全CAN收发器和Argus IDPS调查结果所要求的ECU关键更新。

“当今汽车的互联功能需要最高标准的安全解决方案。”EB 业务管理执行副总裁 Martin Schleicher 表示,“该联合解决方案有助于汽车制造商及其供应商将安全的汽车推向市场,符合即将出台的法规和自动汽车的现行指导方针。”

“Argus已经在车队、车辆和车辆部件中开展了数十个研究项目,发现所有这些项目都容易受到网络攻击。”Argus Cyber Security首席营销官Yoni Heilbronn表示,“与 Elektrobit和NXP联手推出的该全面安全防护方案对汽车制造商来说是十分必要的,能帮助其应对哪怕是最复杂的对车辆的网络入侵。”

NXP汽车安全主管Timo Roermund表示:“NXP的安全CAN收发器是EB和Argus软件解决方案的完美硬件补充,旨在为日益互联的汽车提供真正的整体安全解决方案。”

激光多普勒测振技术测量动脉硬度心血管疾病

2019年1月15日,IMEC由Roel Baets领导的研究小组发布了一种激光多普勒振动测量系统(LDV)原型机,主要用于测量动脉硬度。

动脉内斑块形成导致的硬化被视为主要的危险因素,但很难测量,而这款LDV设备可以通过测量主动脉脉冲波速来评估大动脉的硬度,由此提供了一种前所未有的简单、非侵入性的方式来完成大批量CVD患者筛查。同时,除了显示动脉硬化外,测量数据还可以用来检查主动脉狭窄,这是老年患者比较常见的心脏瓣膜问题。

到目前为止,研究小组已经在法国乔治蓬皮杜欧洲医院对100名患者进行了临床可行性研究,负责初步可行性研究的心脏病专家Pierre Boutouyrie表示:“信号采集的可行性非常好,100 %的患者都获得了有用的信号。耐受性也很好,获得有用信号的时间不到10 min,而患者几乎没有注意到进行了测量。”

LDV在测量时以一个非常低功率的激光直接对准动脉上方的皮肤,然后从皮肤反射光束的多普勒频移中提取患者的心跳模式。设备具有两行六束光,能够并行扫描多个点。

LDV系统的核心是一个硅光子学芯片,由根特大学光子学研究小组设计,美敦力随后将这些组件集成到一个高度便携的手持设备。

Baets说:“硅光子学是一种强大的技术,它将光子学独特的传感能力与硅半导体技术的低成本和微型化能力结合起来。我们很兴奋我们的研究有望改变这么多心血管疾病患者的生活。”

该项目的下一阶段将进行小批量生产,以便在更大的患者群体和更长的时间内进行临床可行性研究。IMEC表示,如果这项规模更大地研究证明LDV技术能够在早期检测心血管疾病发挥作用,就可能开始大规模生产。

机械拉伸法制造高平行度静电纺丝纤维膜可用于人体动作姿态传感

新加坡南洋理工大学电气与电子工程学院魏磊课题组通过机械拉伸的方法,可控地提高了杂乱分布的静电纺丝(PVDF-TrFE)压电纤维的平行度。研究人员通过调整静电纺丝过程中的技术参数,控制有机溶剂的挥发速度,可使初生纤维内含有少量溶剂,大大提高初生纤维的可塑性。通过精确控制的机械拉伸过程,可在很大程度上提高电纺纤维的平行度,获得更加优异的机械和电学性能。

测试表明,在同样的纤维密度和同样的形变下,平行度约80 %的电纺压电纤维产生的电信号输出是随机分布的对照组的266 %,且展现出了更加优越的机械耐久性。将这些高度平行的压电纤维拧成纤维束,可以独立或联合地应用于监测人体的动作和姿态,如上肢的弯曲角度以及行走中的摆臂方向等。

此外,这些纤维束也可以进一步制成织物,进而更广泛地应用于可穿戴电子装备中。例如可将基于高度平行的静电纺丝压电纤维的传感器用于虚拟现实技术的动作追踪。

突破思维新材料构建新型光热电探测器

2019年1月11 日,Nature Communications发表了中国科学院大连化学物理研究所研究员姜鹏、中科院院士包信和团队在新型光热电探测器开发研究中取得新进展,为开发新型高性能光热电探测器提供了全新的思路。

光热电探测器的响应度正比于材料的Seebeck系数(S)和材料两端的ΔT。传统光热电探测器采用的是Seebeck系数较低(<200 μV/K)的传统热电材料,如Bi2Te3、Sb2Te3等,并通过微加工工艺构造阵列结构以提高响应度,但却显著增加了制备工艺的复杂性,提高了产品成本。

研究团队突破传统热电材料体系的限制,采用了具有较高室温Seebeck系数(约1000 μV/K)的SrTiO3,并借助其在长波红外大气窗口(8μm~14 μm)的声子吸收来增强光热转换效率。结合这两个优势,单个SrTiO3光热电元件在10 μm波长附近的响应度可达1.2 V/W。进一步研究表明,SrTiO3光热电探测器的响应波长可从深紫外延伸至远红外,可承受光功率密度可以达到1000 W/cm2。

相比传统光热电探测器,SrTiO3光热电探测器价格便宜,环境友好,耐高温,器件性能优异且制备工艺简单,意味着SrTiO3光热电探测器具有广阔的实际应用价值。

IDT推出业界首个软件可升级的数字化RAQ气体传感器

2019年1月7日,IDT在美国加州发布新品制冷气体传感器ZMOD4450,这是业内用于制冷空气质量(RAQ)应用的第一个集成数字气体传感器,可以检测水果、蔬菜、肉类或奶制品变质产生的气体,并在智能冰箱显示屏上发布警报,通过智能手机通知用户,甚至触发主动除臭系统。冰箱制造商可以此为冰箱增加新的气味检测功能。

ZMOD4450可以通过软件配置感知多种气体,这些气体会产生气味、影响食物的味道或导致食物过早腐烂。对这些气体(乙烯、硫化氢、二甲基硫化物、三甲胺等)的早期检测,使消费者能够在变质食品影响其他食品之前识别并丢弃它们。

IDT工业集团总经理Uwe Guenther说:“我们新型的ZMOD4450气体传感器使智能冰箱制造商在这个竞争日益激烈的领域拥有了优势,因为它能够防止异味,减少因腐败造成的食品浪费。”除了为消费者提供强大的功能外,高度灵活的ZMOD4450传感器平台是多种RAQ应用的优秀解决方案。

Radiant发布近红外光强测量系统测试三维敏感装置的精度和安全性

2019年1月7日,Radiant Vision Systems发布一款新的近红外(NIR)强度透镜,用于测量非可见光三维传感应用中的NIR LED和激光源,如面部识别和眼球跟踪。

这款NIR强度透镜系统直接安装在ProMetric®Y16(16 Mp)成像辐射计上,利用傅里叶光学方法NIR光源的全角分布进行单图像分析。

“为了正确评估近红外设备的功能,测量系统必须确定其整个分布区域的近红外辐射强度,”Radiant首席解决方案官Doug Kreysar解释说:“以往方法可能需要几个小时,分辨率也不够,而利用Radiant的NIR强度透镜,可以快速、全面地获得近红外光分布的角度测量结果,大大缩短了测试时间,提高了测角系统的精度。”

Maxim发布业界首款适用于移动设备的PPG/ECG生物传感器模块

2019年 1月 10日,Maxim宣布推出最新生物传感器模块MAX86150,由LED、光电探测器和ECG模拟前端(AFE)组成,是业界首款可为紧凑、节能设计提供高精度、FDA认证的PPG和ECG产品,可广泛用于移动电话、笔记本电脑、平板电脑和智能扬声器。

一直以来,实现PPG和ECG同步测量都面临很大挑战,因为必须使用两个独立的生物传感器,由此占用的电路板空间和功耗往往超出了移动设备所能承受的范围。此外,实现高精度测量也极具挑战,尤其是当血流较慢或皮肤干燥时,传感器的灵敏度可能受到影响。MAX86150成功克服了这些挑战,能够同时采集PPG和ECG,并且提供最高灵敏度的脉搏传导时间。

Maxim工业及医疗健康事业部执行业务经理Mohammad Zarghami表示:“MAX86150的推出是Maxim的又一项重要技术突破,消费者可利用小尺寸、低功耗设备实现高精度心率测量,从而更加积极主动地关注自身健康状况。”

IBM可穿戴式指甲变形感知传感器为帕金森治疗提供健康分析

2018年12月21日的Scientific Reports报告了IBM针对帕金森治疗的一项研究成果——可穿戴式指甲变形感知传感器。利用该传感器可以测量握力的强弱,并根据AI提供健康分析。

该设备使用应变仪来检测手抓取物体时指甲的变形,其灵敏度足以检测手指打开药瓶、转动钥匙,甚至写字等动作。传感器将其数据发送到智能手表(如Apple Watch),人工智能进行分析。手表上的机器学习可以检测到帕金森病的各种症状,例如运动迟缓、震颤(开始缓慢的自主运动)和运动障碍(自主运动减少)。

IBM表示,该传感器还有许多其它用途,如检测多种疾病的发展以及减缓这些疾病的治疗效果,或者作为四肢瘫痪患者通信设备的基础。

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