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工研院居家管理系統整合ICT技術 守護防疫戰線
面對全球新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)的持續擴散,政府也努力推動各項防疫措施。現階段最重要的防疫工作是切斷傳播鏈,阻絕疫情擴大,隔離為必要的做法。有鑑於目前居家檢疫者約在萬人左右,地方的民政與警政人員往往需要耗費許多人力及物力進行管理,為減輕第一線防疫人員的負擔,工研院舉辦線上記者會,發表「智慧關懷居家管理系統」,以數位防疫科技力支持地方政府的第一線防疫關懷人員,透過系統自動排程訪查主動關懷,有效減輕里長、里幹事與警察等第一線防疫人員八成的關懷負擔,且透過多元感測資訊,降低定位誤差原本百公尺以上縮小至10公尺內。
工研院「智慧關懷居家管理系統」希望透過系統自動排程訪查主動關懷,減輕里長、里幹事與警察等第一線防疫人員的關懷負擔。左至右為工研院資訊與通訊研究所所長闕志克、工研院副院長張培仁、工研院資訊與通訊研究所組長李國徵。
工研院副院長張培仁表示,為避免疫情擴散,全世界每10人中就有4人的行動受到限制,顯示各國政府極需要數位科技,協助落實隔離措施。我國數位防疫系統已有成果,但防疫是長期作戰,防疫工具好還要更好,工研院研發的「智慧關懷居家管理系統」是撒下天羅地網,提高定位的精準度,要減少定位誤差降低誤報,讓第一線的防疫人員不會因為誤報而疲於拼命,更有效率幫助我們網住病毒不擴散,降低第一線人員的負擔。目前工研院已完成相關技術研發於院內做測試,將與新竹縣市政府進行場域驗證,持續功能優化後,將可強化現有系統的功能,與現行系統相輔相成互補銜接。
張培仁指出,工研院研發的「智慧關懷居家管理系統」,結合臺灣資通訊的優勢,可透過遠距進行居家監測與管理,不僅定位準確,避免誤判,還會自動撥電話訪查,減輕里長、里幹事與警察的負擔。智慧關懷居家管理系統,具備四高強度:「高精準定位」融合多元感測資訊提升定位精準,結合基地台、GPS、Wi-Fi、陀螺儀等感測資訊,可辨識在室內或戶外移動,多元融合減少定位誤差及誤報;「高強度人員確認」結合手機內建生物辨識確保本人接聽,無需額外收集民眾的指紋或人臉進行辨識,或是加影音記錄。
;「積極維護用戶高隱私」在手機App不會儲存資料,且資料上傳實體隔離內網,在居家隔離或檢疫期滿主動清除;「高便利性」則是系統擴充性大且可雙向回報。
根據現行居家檢疫管理系統遇到三大問題,人力勞役成本高、定位誤差高、手機App維運成本高。工研院資訊與通訊研究所所長闕志克進一步說明,「智慧關懷居家管理系統」是一款多功能的App,居家檢疫或隔離者透過手機下載App後,會進行定位,透過工研院測試數據,導入該系統與相較單一感測資訊,定位誤差能從原本的百公尺以上,降低至10公尺以內,提高定位精準。
並提供類似電子版里長/里幹事的功能,利用系統之自動排程撥號功能,即可進行關懷訪談,透過其雙向通報機制,不僅可讓系統自動撥號訪查、檢疫者主動報告系統,減少人工查核負荷,降低對民眾生活干擾;更重要的是,透過工研院自主研發技術「虛擬化App服務平台」,後端可集中控管App版本,資料更新僅需要修改一次,就可適用所有手機版本。對於App維運端來說,不僅不用針對不同手機版本進行測試更新,降低維運成本,使用端用戶也無需頻繁更新App。現行地方政府提供許多防疫關懷協助,例如為居家檢疫或隔離者收垃圾、送餐、視訊診療等,預計未來App可連結更多相關資訊與服務。
瑞薩主控制器被G-SHOCK手表採用 兼具心率監測/GPS功能
瑞薩電子(Renesas)日前宣布卡西歐已採用瑞薩的低功耗RE系列控制器,作為新一代卡西歐G-SHOCK GBD-H1000手表的主控制器,這款具備心率監測和GPS功能的新型表款已於2020年2月26日推出。
卡西歐事業策略總部鐘表事業部資深總經理暨產品開發總部資深總經理兼資深執行管理長增田裕一(Masuda Yuichi)表示,GBD-H1000的開發必須進行技術上的創新以求達到優異的處理效能,而不僅僅是以往處理器的功能延伸。該公司選擇瑞薩的SOTB技術是因為它在效能和電源效率上的良好表現,感謝瑞薩RE系列對GBD-H1000的功能提升的貢獻。
GBD-H1000是卡西歐G-SHOCK耐衝擊手表系列的新產品,配備透過檢測皮膚下血流變化來量測心率的光學感測器、量測羅盤方位、氣壓/海拔高度和溫度的三重感測器、獲取位置資訊的GPS功能、以及量測步數和行進距離的加速度感測器。瑞薩低功耗的RE系列控制器實現手表內部的高負載處理,並且功耗極低,藉此不僅打造出這款具有一系列豐富功能、方便好用的GBD-H1000手表,並且只需要透過日常使用時的太陽能即可充電。
新款手表所採用的RE系列控制器運用了瑞薩獨家的SOTB處理技術,不論在操作或睡眠模式中,都能達到低功耗水準。瑞薩和卡西歐從GBD-H1000手表的開發階段就開始合作,並一起成功實現了多功能性和低耗電的訴求。
落實行進安全 自駕通訊/定位技術缺一不可
目前科技業者與車廠都已投入自駕車系統的發展,特別是專注於通訊、光學雷達(LiDAR)感測、定位與操控技術的研發,在自身的產業特色下,兩方發展出現速度和方向不大相同的現象。
科技產業在產品研發、量產、上市等要求向來快速,以速度獲取市場商機,而車廠業者則多是百年工業,其產品使用年限長,對安全性的注重度高,從設計到製造,都需要經過較長的時間驗證,這也是車商在自駕車進展較慢的原因。
至於發展方向,以美國汽車工程師學會(Society of Automotive Engineers, SAE)制定的自駕車6個等級為例,車廠是由第0層逐步往上推,科技廠商則是先從第5層的完全無人自駕等級,回推思考技術有哪些欠缺,這兩種不同發展方向在時間的推演下,將在一定的技術環節交會。
觀察目前各大廠的自駕車發展,大多以自小客車為主,在此類應用中,不但車體中的感測器、運算單元、定位單元與操控單元須具備精準而快速的訊號擷取與反應能力,還須經長時間實地測試,以掌握所面對的複雜環境。本文將以自駕車系統中所須採用的通訊與定位技術為探討主題。
感測器穩定性為自駕技術關鍵
台灣目前由法人(如工研院)制定自動駕駛感知次系統,其中V2X通訊技術與應用於自駕車軟體架構中、行車安全性及聯網接收號誌狀態資訊的提升,扮演不可或缺的角色。自駕車系統軟體的運作流程概述如下:
首先,感測分析硬體(Camera、3D LiDAR、Radar與V2X路側通訊設備)收集車輛周圍資訊後(如道路是否有障礙物、道路路形等)先進行前置處理與資料對齊,接著透過深度學習影像辨識軟體針對偵測到的物件與資料進行訓練(Training Data);之後融合多重感測資料(Data Fusion),再進行即時事件推理(Event Sensing)—即區分Event Sensing Type:行人穿越道路(Pedestrian Crossing Road)與橫向來車 (Intersection Movement Assist);最後再儲存資料(Data Logging)。
自駕車系統架構中最關鍵的元件為前端感測器,其為發展自動駕駛技術領域中最重要的回授單元。近年來隨著先進駕駛輔助系統(ADAS)普遍應用於高階車輛,且安全、舒適、方便與節能方面亦有改善,使安裝多個感測器逐漸成為趨勢,同時成為發展自動駕駛等級SAE Level 5的基礎。透過這些先進感測器與機器學習軟體演算法處理,可讓車輛電控單元完整模擬,甚至超越人類在駕駛車輛時所使用的各種感官能力(Perception),實現同步即時的全方位環境感測能力,並針對感測結果判斷控制決策,因此感測器的穩定性研究成為目前自動駕駛技術的關鍵要素之一,其中運算速度、抗環境干擾能力與辨識精準度為目前發展的三個重要指標。圖1以NVIDIA為例,運算平台採用GPU架構可加速運算,每年以1.5倍的速度成長,預計於2025年將可達到1000倍的運算速度,可融合運算多種感測器。
圖1 自駕車運算平台以GPU架構為主流。
圖2以Google新創的自駕車公司Waymo為例,車上配掛光達與攝影機等感測設備,融合多重感測器抵抗環境干擾。
圖2 自駕車將融合多種感測器克服環境干擾。
圖3則是顯示目前自駕車採用3D光達技術,目的為提高物件辨識精準度。
圖3 自駕車採用3D光達技術,以提高辨識精準度。
兩大自駕車通訊技術
自駕車通訊技術,即採用車聯網V2X通訊,使自駕車具有對外連網能力,該技術可區分為兩大類,分別為短距無線通訊Dedicated Short Range...
Qorvo購併Decawave 大舉進軍UWB市場
RF射頻技術製造商Qorvo日前宣布將以約4億美元的價格收購UWB技術供應商Decawave,此舉將提高IR-UWB技術市場滲透率,並廣泛於全球採用,促進行動通訊、汽車及物聯網應用發展。
Qorvo購併Decawave拓展UWB市場版圖。
Qorvo行動產品總裁Eric Creviston表示,結合該公司於RF射頻的技術,Decawave可進而擴展並加速全球採用IR-UWB技術,同時拓展行動、汽車及物聯網等相關領域應用,加速UWB應用程序運作。
Decawave由現任執行長Ciaran Connell以及CTO Michael McLaughlin於2007年在英國都柏林成立,致力於開發半導體解決方案、軟體、模組及參考設計,以提供實時、準確的區域微定位服務;該公司總部位於愛爾蘭,在美國加州及中國設有地區總部,並於韓國、法國和日本設有辦事處。
Decawave採IEEE標準的新IR-UWB技術可以實現精準定位功能,隨著時代及科技演進,該技術日漸被外界視為必不可缺的關鍵元件技術,普遍應用於電子感知裝置,如GPS、Wi-Fi及藍牙等定位功能;且同時應用於智慧手機、汽車行業等40多項垂直產業,提供室內精準定位服務、安全通訊、情境感知使用者介面以及進階分析功能。
日後Qorvo將攜手Decawave持續為IEEE、國際汽車連線聯盟(Car Connectivity Consortium, CCC)、FiRa及UWB聯盟作出貢獻,定義新一代PHY及協定、確保跨應用程序操作、推動IR-UWB技術採用,以及加速IC及模組研發,推出更多解決方案至市場,並鞏固合夥關係,提供使用者整合的解決方案。
蜂巢科技成長可期 5G驅動工業4.0變革
所謂工業4.0可以分為四個階段,第一階段就是收集設備上感測器的資訊,而後分析收集到的資料做格式化、圖型化的轉換,再對這些經過整理的資訊進行預測,例如產品何時要維修、產品生命週期等等。最後一個則是視覺化(Visualization),包括攝影機、光學電視等具有高數據資料量的應用,而與5G通訊結合的工業應用也因此變得更加重要。
美商優北羅(u-blox)商業開發主任林世澤表示,在工業與車用方面,隨著電信資費的降價、5G基地台越來越普及,將有更多的設備商會直接透過蜂巢(Cellular)科技,將資料上傳到基地台。根據Machina Research的預測,到了2025年蜂巢式網路的物聯網設備連結數目將會達到220萬。
林世澤指出,5G通訊有三大應用,增強型行動寬頻通訊(Enhanced Mobile Broadband, eMBB)可以結合AR/VR,或是遠距醫療,而超可靠度和低延遲通訊(Ultra-reliable and Low Latency Communications, URLLC)主要用於車輛、工業應用,大規模機器型通訊(Massive Machine Type Communications, mMTC)常用於CAT M1/NB-IoT,其好處是非常省電且可以支援的連結數相當高。
u-blox主要著重在URLLC與mMTC的應用,其中針對CAT M1和NB-IoT兩種通訊協定,林世澤分析道,CAT M1可用於地下室,並可用在移動中物體或行駛中車輛。NB-IoT則可以在地底下(比地下室更深)使用,但是須要用於靜止設備上連接固定基地台,另外,NB-IoT的電池可以使用10年之久,非常適合用於電表等應用。
林世澤進一步說明,對u-blox來說5G應用包括了三大應用場景,物聯網、定位與V2X。在工業物聯網領域,現今應該都還是透過Wi-Fi、ZigBee等通訊協定將感測器資料傳送到設備供應商,供應商再藉由有線上傳雲端或是利用NR、NB-IoT等傳到基地台,但是u-blox在這裡看到了Wi-Fi、5G蜂巢通訊的機會,利用蜂巢式網路就可以直接將資料傳送到基地台;另外,定位方面就是GPS和蜂巢技術的結合,從衛星收到GPS訊號,再藉由5G傳回基地台;最後一個則是V2X,車與車之間或是車與交通設施之間的資訊交換可以直接藉由蜂巢技術傳回基地台。
u-blox商業開發主任林世澤表示,蜂巢式網路的物聯網設備連接數目正大幅成長。
Molex發布新型三合一外部天線新品
Molex發布三合一(4G/Wi-Fi/GPS)外部天線,為天線產品系列增添新產品。對於汽車和非汽車運輸產業中的消費者,該產品是為車載通訊、遠端監控、跟蹤和其他無線應用實現防水4G、Wi-Fi和GPS解決方案的理想選擇。
此天線採用雙極全平衡設計,達到IP66等級。天線圓形外殼直徑為77毫米,高度為15毫米。該解決方案尤其適用於需要延伸的連接、從天線外殼處伸出約3米的應用。電纜可採用各種連接器來實現完全的自訂。
Molex的三合一外部天線極為緊湊、完全防水,採取即剝即貼的形式,便於安裝和拆卸。正是由於從外殼中引出了三條電線,天線一次即可連接到多個無線電設備應用。
Molex全球產品經理Bob Wang表示,這是Molex第一種採用了有線可自訂連接器端接方式的防水外部天線。與市場上的其他公司相比,Molex能夠以更具競爭力的價格推出這一新產品,實在倍感高興。與市場上類似的產品相比,這種天線更為緊湊,在1575MHz頻段下的GPS雜訊值更低,增益為28±3dB。