一个重要的趋势是，智能健康的场景中，不单单以某一个人为中心，而是以人存在的房屋空间作为一个中心，在整个的未来健康监护的大系统中房屋会成为中心，担任一个hub的角色。
在ReachGate上发表的一篇文中描述到，一个智能养老院的构成由可穿戴设备、活动监控、睡眠监控、环境监控、家庭安全系统、能源管理、家庭自动化和远程服务平台构成。以养老院作为一个健康监护的中心单位，其中包含了各种不同的传感器、不同的无线连接协议，具备终端的环境数据收集、基础的分析、学习能力。通过网路与云端连接可以调用更强的AI能力，连接到医疗系统的服务平台。同时也具备自身的必要的一些设备控制的能力。连通性、互操作性、不间断性以及隐私和数据安全，对于整个全屋智能系统提出了非常高的要求。
国内像清雷科技和英飞凌已经在室内场景的生命体征监测方案上联合耕耘了多年，发布了一系列基于毫米波雷达的睡觉检测、体征检测、跌倒监测等智能设备。
传感器是整个家庭健康看护系统最前端的接口，负责收集必要的数据信息。其中毫米波雷达传感器、高分辨率ToF传感器和CO2传感器将分别在体征检测、运动检测和环境检测中发挥巨大作用。下面我们一起来看下这三类传感器。
毫米波雷达的工作原理是通过发射天线发射脉冲电磁波，电磁波碰到物体后反射回到接收天线，根据回波信号变化来实现环境感知，数据计算后获得距离、速度和方位角等信息。
雷达的优势在于耐用、可靠和功耗较低。雷达波可以穿透任何不具导电物质的表面及外壳，所以传感器的安装布置受到设备外壳和位置的影响很小。因为电磁波不受到光线影响，所以在高温、多雾、多灰尘的环境中，仍可以正常运行，不会像红外探测一样出现误报的情况。另外其在恶劣条件下工作运行时，几乎不需要维修，可靠性非常好。尽管功耗上依据不同的应用探测距离和环境要求而不同，但整体功耗水平较低。
雷达的困难点在于算法。如下图所示：横轴的部分是针对雷达原始数据提取出的信息，纵轴的部分就是雷达工作原理以及它的算法。图中由易到难，粗略地列出了市面上普及应用的算法。多个不同的算法交叉使用，可以实现开发者想实现的功能。算法的不同，对于传感器后端的计算部分（MCU/MPU等）的计算资源要求也有所不同，因此成本和功耗也有一定的差异。
从简单的移动侦测，到进阶的感测这两种不同的需求维度，英飞凌提供了两种不同的传感器产品方案——高性价比BGT60LTR11AIP和高分辨率BGT60TR13C。
BGT60LTR11AIP上集成基带，并且采用集成天线封装技术（单收单发）。这样一颗高集成度芯片就解决了客户的天线设计、射频及雷达讯号处理等复杂问题。并且英飞凌还提供了一套配置好的自动模式，提供距离5米探测距离，约80度水平视角，小于5mW平均功耗的水平。通过四个配置引脚可以进行状态输入输出，在自动化配置的上面实现一定灵活度的开发。这种高集成度的设计和自动配置，极大地简化了开发者的系统设计工作，即插即用。对于一些进阶的应用需求，开发者还可以通过SPI来读取传感器数据，结合一些复杂算法计算，实现最远10公尺的探测距离。
BGT60TR13C是一发三收架构的MMIC，属于超宽频，可以提取到角度等信息，使用高级FMWC算法，分辨率更高，从而实现更多的高级功能。该芯片同样采用了集成天线封装技术，平均功耗约20～30mW。在使用频宽大于5GHz以上时，解析度可以达到约3公分。结合高级的算法开发，可以实现手势识别、人体感知追踪、心跳检测等等不同的功能。
除了两款芯片外，Infineon也提供了配套的评估套件方便客户进行相应的开发和评估。
相比传统CMOS，高分辨率iToF的好处不言而喻。可以提供准确的深度信息，物体之间的位置关系；没有RGB信息收集，可以提供更好的隐私保护；后端的算法不同，计算资源需求量更小。
这种高分辨率的iToF已经在智能家居、自动泊车、智能座舱等应用中获得了认可，而在本文探讨的主题——全屋健康看护场景中，也有着非常大的应用前景。例如养老院的跌倒监测功能，使用iToF的方案可以通过准确的成像信息来实现精准的跌倒检测，同时又不会给被看护人造成隐私泄漏的困扰，可以说是这个场景下最完美的技术方案之一。
空气质量也关乎人们的健康，对于屋内空气质量的检测同样重要。对于日常生活而言，二氧化碳是一项关键空气质量指标。因为CO2无色无味，所以在日常生活中造成的影响往往容易被忽视，更需要传感器的感知功能来进行检测。
凭借着MEMS的丰富技术积累，英飞凌创新地提供了一种基于“光声光谱技术”的CO2传感器——XENSIVTMPASCO2，提供正负30PPM和正负3%的精度。传统CO2感知技术有NDIR、EC和eCO2技术，其中EC和eCO2的精度和选择性都不如NDIR，而且容易受到湿度的影响。光声光谱的CO2传感器可以提供与NDIR相同的精度和选择性，同时因为采用MEMS技术，所以在尺寸上和成本上具有优势，可以减少客户整体的设计复杂度。如下图所示，光声光谱的二氧化碳传感器，双通道的NDIR传感器和参考用的传感器对比，它们的测量曲线是非常接近的，但是eCO2的偏差就非常大。
如下图所示，该传感器斜上方的是腔室，里面有红外光源、光学滤波片和MEMS麦克风，其中高灵敏度的MEMS麦克风用于探测腔室里面CO2分子产生的压力变化。因为MEMS的灵敏度极高，所以可以检测到非常微小的压力变化，仅需很少量的气体就可以做出准确的参数探测，因此这个腔室就可以采用更小尺寸的设计规格。另外该传感器集成了一个MCU，可以将检测到的二氧化碳浓度值直接转换为PPM值，通过三种接口传输给后端系统。
以上提到的三款传感器都具备小尺寸、低功耗、高精度的技术领先优势，而除了这些传感器本身之外，英飞凌展现出了更多的在这之上的方案的能力、生态融合的能力、产业促进力。
英飞凌提供了全套的产品组合，无线传输、MCU、传感器等，所以自身就具备完整的方案能力。而且英飞凌非常积极在行业前沿的应用方向开展合作和技术投资，实现前沿应用与技术的结合，与客户一起，自己实现芯片产品定义和规模化生产能力；同时为客户实现产品idea的技术实现可行性，和规模化量产可能。
凭借着诸多的技术积累、产线能力，英飞凌可以将工业应用的IP进行升级开发和转化到消费市场。这种类似能力和做法，经常可以在领先的芯片厂商中看到。例如高通快速在汽车市场占据领先地位，也是凭借着这种打法。
总结
未来全屋智能健康监护的完整场景，距我们尚有一段距离。而在朝那里行进的路上，空间意义上的非接触式的全天候的健康监测应用会率先实现爆发。
作者：刘岩轩
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