精度可达亚毫米级！全球首款毫米波手势识别SoC发布：TWS耳机率先用上了！
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2021-11-12 05:00
11月11日下午，主题为“人机交互·领航未来”的“2021智微科技·开酷科技联合新品发布会”在深圳召开。在此次发布会上，智微科技联合旗下的开酷科技，发布了全球首款基于毫米波技术的非接触式悬浮手势控制芯片K60168系列。
手势识别技术的新机遇
众所周知，在PC时代及功能机时代，人机交互模式主要是基于物理按键，但是到了智能手机时代，人机交互模式就进入了触控时代。而随着AIoT时代的到来，开始出现了很多新的交互方式，比如语音识别、手势识别等。
相对于触控技术来说，语音识别和非接触式手势识别技术都是非接触式人机交互技术，可以在不接触设备的情况下，远距离实现人机交互，更为的方便和快捷。
随着近年来智能音箱一类设备的火爆，语音识别已经是目前AIoT市场比较常见的一类人机交互方式，相比之下手势识别技术此前主要被应用在体感游戏、AR/VR等一些领域。
不过，在近两年的新冠疫情影响之下，手势识别技术开始被应用到了更多的领域，特别是随着近期“元宇宙”概念的火爆，也给手势识别技术市场带来了新的机遇。
基于毫米波雷达的手势识别技术有何优缺点？
所谓手势识别，是指通过对于用户自然地利用手指、手腕和手臂动作的识别，来了解用户的交互意图，其具有更广阔的交互空间、更高的灵活度和更好的交互体验等特点。
手势识别依据不同的感知技术可以分为四大类：
第一种，是基于计算机视觉技术。主要是利用2D/3D摄像头＋手势识别算法来实现。其优势是现有的技术方案都比较成熟，但是2D摄像头易受环境光、重叠干扰影响，且缺乏景深信息，而3D摄像头虽然能够获取景深信息，受环境光影响小，但是体积、成本和功耗更高。
第二种，是基于超声波技术。但是这类方案分辨率较差，易受环境温度影响，另外使用的MEMS技术现阶段难以量产。
第三种，是基于微波技术。虽然微波拥有不受光线、噪声、环境的影响，能够穿透大部分材料等优势，但是其本身也存在着衰减、多径、碰撞等问题，而且目前微波频段几乎已被占据，会有比较大的干扰。
第四种，是基于毫米波雷达技术。毫米波雷达拥有频率高、波长短、精度高等特性。比如，可穿透材料进行信号传输，所以可以隐藏在设备外壳内；毫米波雷达还可以获取3D景深信息；由于采用的是短波长，所以天线也可以做的很小，集成在封装内，使得系统设计可以更加小巧；而且60GHz毫米波雷达拥有高达7GHz的带宽，可以实现亚毫米级的分辨率，所以能够辨识非常轻微的动作，可以在物体移动或者是手势变化时，给予一些更精准的回馈。当然毫米波雷达也存在着容易被空气吸收而衰减的问题，这也使得它主要适用于近距离的手势识别。当然，如果采用定向天线，则可避免干扰，使得传播稳定可靠，并克服传输距离限制。
早在2016年，谷歌就推出了基于毫米波技术的Project Soli手势识别方案。TI和英飞凌也都有推出过可以用于手势识别的毫米波雷达芯片。不过当时的基于毫米波雷达的手势识别解决方案系统设计复杂性高，毫米波雷达芯片、天线、计算单元、算法等等都是离散式的，甚至推理任务需要发送到云端处理再返回终端设备，且来自不同的供应商，整体的整合开发难度高，模组的体积较大，功耗和成本也比较高。因此，这也使得基于毫米波雷达手势识别方案迟迟未能真正的大规模落地商用。
开酷科技推出全球首款毫米波手势识别SoC
针对此前毫米波手势识别方案存在的一系列问题，智微科技携旗下的开酷科技通过数年时间的自研，掌握了其中关键的毫米波雷达、AI算法、AI加速器和天线设计技术，并且将这些关键器件通过SiP技术集成在了一起，极大的降低了方案设计的复杂度、缩短了开发流程、简化了验证流程、节省产品成本，降低了毫米波手势识别的进入门槛。
具体来说，开酷科技K60168系列将毫米波雷达（1发3收）、MCU、人工智能算法、人工智能加速器、数字信号处理器、天线都通过SiP技术高度集成在了一个封装里，整个封装尺寸非常的小巧。
特别需要指出的是，在以往的方案中天线设计决定系统设计复杂度与量产时间，而开酷科技通过AiP技术将天线与芯片集成于封装内，实现系统级无线功能，兼顾了天线性能、成本及体积。
据介绍，开酷科技研发的毫米波手势识别芯片K60168系列基于成熟的CMOS工艺，采用FMCW毫米波雷达技术，支持1D 、2D和3D位置追踪，可以实现1-30cm的识别距离，近距离识别精准可以达到亚毫米级别，而且所有的计算都是在传感器端，其中就包括了专为AI计算设计的硬件单元，这也使得手势的识别推理计算都是在这一颗AiP芯片上完成，大幅降低了响应时间，可以控制在50ms以内。
在功耗方面，由于整个芯片采用了高集成度的SiP封装，整个芯片的体积非常的小，整体的功耗也得到了很好的控制，工作模式下功耗为24mW，待机模式下功耗为1mW，闲置模式下功耗仅0.2mW。
开酷科技K60168系列已率先进入TWS耳机市场
目前，开酷科技推出的K60168系列有两个规格，其中K60168-M只有6.0mm×3.9mm×1.3mm，K60168-P也仅有6.0mm×6.5mm×1.6mm，可以说体积是非常的小巧，这也使得它可以非常方便的集成到内部空间本就非常有限的智能手机、智能手环/手表、AR眼镜、TWS耳机等产品当中。
智微/开酷科技营销业务中心副总经理林明正表示，由于开酷是毫米波手势识别市场新入局者，同时芯片产品前期投入较大，必须要有足够的出货量才能够覆盖成本，所以先将目标市场锁定在出货量比较大的TWS耳机市场。
△基于开酷K60168系列的支持悬浮手势控制的头戴式无线蓝牙耳机
△基于开酷K60168系列的支持悬浮手势控制的入耳式无线蓝牙耳机
△基于开酷K60168系列的支持悬浮手势控制的无线蓝牙耳机的操控方式
另据林明正透露，目前除了TWS耳机市场之外，开酷的毫米波悬浮手势控制方案还会向智能手机、智能手环/手表、AR眼镜等市场进行开拓。
林明正强调：“我们是芯片厂商，我们提供的是芯片，我们不会具体的来定义我们的芯片要应用在哪些产品上，这些都是交由骅讯电子、四季宏胜等我们的合作伙伴来做的。”
对于开酷的毫米波悬浮手势控制方案是如何定价的问题，林明正表示，“目前我们的产品才刚刚推向市场，综合的成本肯定不会太低，只有当出货量达到一定的量级之后，才会将成本摊薄。所以目前主要还是会被应用在一些中高端的产品上。对于客户来说，我认为我们的技术方案能够为他们的产品带来更好的用户体验，从而能够获得更高的收益。”
编辑：芯智讯-浪客剑
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