Ser pulsen din på ti meters avstand

Novelda AS har utviklet UWB-mikro- brikker som kan måle nøyaktig vinkel og avstand til flere mål på en gang, og med ekstremt lavt effektforbruk – under 100 mikrowatt. Komponentene åpner for mange nye anvendelser i markedssegmenter der det norske selskapet, ifølge adm. direktør Jan-Bjørnar Lund, er verdensledende.

Robust

– Brikkene gir en svært pålitelig deteksjon selv i støyende omgivelser, og kan «se» gjennom de fleste materialer, bortsett fra metall. I tillegg har vi en svært høy presisjon og kan detektere pust og puls på opptil ti meters avstand, forklarer Lund. Selskapet leverer både brikker og ferdige moduler: – Det er viktig å gjøre løsningene mest mulig enkle å integrere, og lett å komme i gang med. Vi har også muligheter til å bistå kundene med å lage egne moduler og antenner, legger han til.

Flere generasjoner brikker

Selskapets X4-brikke, som kommer i en kompakt WCSP, 0,4 mm pitch, 48 pinns pakke er i ferd med å bygge en god base i et marked som anslås til 500 millioner enheter per år. Samtidig er en ny avansert versjon – X7 – i prøveproduksjon i disse dager. Den nye utgaven har flere ettertraktede egenskaper, og kan blant annet detektere flere mennesker i rommet samtidig, og gi deres nøyaktige plassering og avstand. Sensorteknologien er nyttig i en rekke store markeder som smart home, builiding intelligence, forbrukerelektronikk, digital helse og bilelektronikk, med et potensielt årlig marked på flere milliarder enheter. Litt lenger frem i tid kommer en komboplattform med radar og kommunikasjonsegenskaper, X9.

Pulset radar

Brikkene sender ut høyfrekvente signaler (7,875 GHz) og analyserer «radarekkoet» for å detektere nærvær, pust og puls. Teknikken beskrives som pulset bifaset, det betyr at det sendes ut mange tusen pulser, som hver er kodet med en individuell fase. Brikken vil så gjenkjenne faserekken som kommer fra egen radar. Dette betyr at den ikke vil forstyrres av andre signaler: Den mest pålitelige løsningen på markedet, ifølge Novelda.

Dytter ut andre

– Vi ser allerede at vi begynner å dytte ut de eksisterende, store leverandørene. Vi kommer til å ta et stort jafs av markedet, hevder Lund. «Hemmeligheten» bak er et solid team av fagfolk og ingeniører, som i snart 20 år har videreutviklet teknologien som en gang spant ut fra Universitetet i Oslo. – Det er komplisert, understreker Lund. – Vi må beherske alt fra RF-/analogteknologi til digitalteknikk og programmering. Det har vi flinke folk til. Samtidig vil jeg si at ingeniørene våre er verdensledende på antennedesign, hvilket er kritisk i disse produktene, påpeker han.

Mange anvendelser

En av de første anvendelsene for UWB var nøkkelfri tilgang til bil, der UWB er mer nøyaktig og sikrere enn andre teknologier – og umulig å hacke seg inn i. Forbrukerelektronikk er et annet område, og for to år siden fikk Novelda en avtale om å levere sensorer til Lenovos bærbare PCer (10 modeller). Disse sensorene registrerer nærvær av brukeren, og i kombinasjon med ansiktsgjenkjenning med PCens kamera kan PCen slås av og på automatisk, for økt sikkerhet.

Snakker med mange!

Bygningsautomatisering er en annen anvendelse. Her har Novelda f.eks. samarbeid med Steinel om takmonterte sensorer på hotellrom. Sensoren registrerer om noen puster (!) i rommet, og kan f.eks. skru av lys og varme hvis ingen er til stede. Ifølge Lund kan hotellet på denne måten spare 15 % energi i løpet av et år. Andre anvendelser er pusteovervåking av pasienter (FDA-godkjent), babymonitor, dørlåser, deteksjon av hund eller barn i biler med mye mer. – Vi snakker med mange ulike firma, antyder Lund.

En sensor i bilen som detekterer om det er barn tilstede kan spare mange liv

Novelda jobber for tiden med et spennende konsept kalt CPD – Child Presence Detection. Det består av en sensor som starter en alarm dersom den registrerer at det er et barn eller dyr alene i bilen.

Kjempemarked

– Dette kan spare mange liv, og vil bli påbudt i Europa, USA, og Sør-Korea allerede fra 2025, forteller Jan-Bjørnar Lund i Novelda. – For tiden jobber vi med 2 av de største bilprodusentene i verden. Det er et potensielt kjempemarked, samtidig er det avgjørende at løsningen er pålitelig, så det driver vi og tester ut nå, fremholder han.

Proof-of-concept

Sentralt i denne testingen finner vi produktansvarlig Magnus Wines og signalprosessoringeniør Emilie Vallée. I en spesialutrustet lab utfordrer de sensorenes kapasiteter og muligheter, og kan demonstrere dette overfor kunder og produktutviklere. – Tilbakemeldingene tyder på at vi har en god løsning. Kunder vi snakker med sier at vår løsning har betydelig bedre evne til å detektere testobjekter i hele bilen enn nærmeste konkurrent. forteller Wines.

«Ser» barn

I demonstrasjonsoppsettet bruker man den komplette modulversjonen med UWB-brikken (X7) som kun måler 5 x 30 mm. Ved hjelp av to antenner kan sensoren gjøre bølgeforming og detektere objekter (mennesker) i nærheten. Novelda har utviklet visualiseringsverktøy som gjør at man på en skjerm kan man se en todimensjonal fordeling/plassering av objekter i sanntid, og i tillegg kan man se et dopplerbilde som viser pustefrekvensen til hvert objekt. Et viktig poeng er at løsningen kan «se» om det er en voksen eller et barn, og hvor i bilen personen(e) befinner seg.

Løser utfordringer

–Bilen er i praksis en stor metallboks, noe som skaper problemer for enkelte radarteknologier grunnet mye støy fra reflekterte bølger. Vår puls-baserte radar er ikke påvirket av dette i like stor grad, understreker Wines. – X7-brikken som vi nå bruker var egentlig ikke tiltenkt akkurat dette markedet, men den neste generasjonen brikker (X9) vi utvikler vil ha flere funksjoner som sikker nøkkelfri tilgang til bil, og være mer fokusert på slike anvendelser, fremholder han.