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德國新創公司Toposens開發出一種低成本的輕量級3D感測器系統，可執行超音波迴音定位功能，從而將傳送的訊號轉換成有形的3D環境景物映射，讓人們或機器人得以順利解讀，進一步實現無人機與自動駕駛車等應用。

在EIT Digital於巴黎所舉辦的「虛擬-實體系統概念挑戰賽」(Cyber-Physical Systems Idea Challenge)中，Toposens開發出的3D感測系統已經順利地進入八強決賽名單。Toposens共同創兼管理總監Tobias Bahnemann指出，該公司開發的微型系統可偵測高達45公尺的範圍，而且解析度達到了0.5cm，不過他相信只要再進一步提高訊號處理能力，就能讓偵測解析度精確至1mm。

Bahnemann展示這款精巧封裝的原型，它採用大小僅40x40x5mm的塑料封裝，重量也只有20克，整個感測器解決方案結合了1個壓電超音波發射器以及3個分離式壓電收發器。可在40kHz時發射訊號模式，所有回聲的飛行時間(time-of-flight；ToF)則可分別採用三個收發器以奈秒級的時間解析度進行擷取。

「我們所採用的硬體都來自於現有可用元件」們Bahnemann解釋，「但透過我們開發的智慧演算法IP，可完成一種倒三角測量，並將接收到的訊號轉換成距離和形狀屬性。」

「這些演算法涉及複雜的數學，但透過簡單的硬體建置，讓我們能夠實現每秒50,000點的效能,」他認為在演算法上的成就得歸功於其共同創辦人與事業夥伴Alexander Rudoy。

該演算法大約花了三年的時間開發，兩位事業合作夥伴一直到今年3月才得以展示其概念原型。

Bahnemann認為該系統不僅可讓機器人在複雜的3D環境行走，同時還能進行動作偵測與手勢控制偵測。因為該感測器模組無需光學原件且重量輕，可取代昂貴且笨重的雷射與相機系統，而且只需使用0.2W功耗即可實現運作。

超音波的另一個好處是它保有隱私，採用灰階顯示其結果，並僅揭露其深度。相較於攝影機，這種感測系統較不顯眼，但可用於商場進行顧客行為分析，以及作為汽車的防碰撞系統使用。

Toposens的目標是在2016年上半年以前為潛在的應用開發人員提供軟體開發套件，協助整合3D感測器技術於具有各種不同介面與軟體應用的產品中。

該公司在三週前才成立，目前正積極尋求可為其感測器實現工業化的投資來源。此外，根據該公司的開發藍圖，接下來還將推出長程的3D雷達，能夠在高達150-300公尺的範圍內提供周遭環境的即時3D影像，進一步實現自動駕駛車應用。

編譯：Susan Hong

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

資料來源:電子工程專輯