五项值得关注的物联网传感器技术

物联网时代：传感器的兴起与未来展望

随着物联网（IoT）的飞速发展，传感器技术成为了这一领域不可或缺的关键。平均每新增一台物联网设备，便会连接四个新的传感器。当前，超过140亿的物联网连接中，有500多亿个联网传感器被部署，这一数字仍在持续增长。传感器，作为物联网技术堆栈中的重要组成部分，负责从物理世界中捕捉数据并将其转化为数字信号。

在2022年，物联网传感器市场展现出了强劲的增长势头。据战略物联网市场洞察提供商IoT Analytics的报告，该年物联网传感器市场规模已达到109亿美元，预计未来五年将以16%的复合年增长率持续增长。

基于微机电系统（MEMS）的物联网传感器市场尤为突出，占据了全球传感器收入的半壁江山。其中的领军企业包括博世Sensortec和意法半导体。

图像传感器在物联网领域也占据重要地位。它被广泛应用于机器视觉、联网监控摄像头以及先进的汽车驾驶辅助系统这三大物联网用例中。索尼和AMS AG是这一领域的领先供应商。

而在未来，物联网传感器市场将迎来一系列令人振奋的技术创新。首先是传感器的智能化。随着技术的不断进步，物联网传感器拥有了更高的计算能力和处理多个离散传感元件信号的能力。这些被称为“智能传感器”的设备不仅能处理信号，还能验证、解释数据，并运行特定的分析应用程序。它们甚至能在边缘计算中发挥作用。

最令人兴奋的是，最先进的智能传感器已经开始融入人工智能技术。这些传感器被设计成能够即时做出决策，并在不将数据发送到外部服务器的情况下处理敏感数据，从而降低了数据被盗的风险。例如，亚马逊的Ring Home安全玻璃破碎传感器，它利用人工智能技术和神经处理器直接在传感器上检测玻璃破碎。

传感器的可持续性也正逐渐受到关注。越来越多的传感器开始使用太阳能或动能等可再生能源供电，免去了更换电池的麻烦。这一创新不仅提高了物联网设备的可靠性和使用寿命，还降低了对环境的影响。Eco温湿度传感器就是一个很好的例子，它利用室内太阳能电池供电，可在没有电池或外部电源的情况下在建筑物内运行长达30天。

随着技术的进步，物理传感器的安装在某些复杂或危险的环境中可能变得不切实际或成本高昂。软传感器和虚拟传感器等替代方案应运而生。软测量是一种基于其他物理传感器和算法模型来估计难以测量值的计算算法。而虚拟传感器则纯粹依赖于算法和计算模型来推断测量值。

在自动驾驶汽车领域，传感器发挥着至关重要的作用。它们为车辆提供关于周围环境的信息，使车载计算机能够导航并做出决策。关键传感器如激光雷达、雷达和3D摄像头（图像传感器）在自动驾驶中扮演着重要角色。各大汽车制造商如梅赛德斯、宝马、沃尔沃和通用汽车等已经选择激光雷达作为自动驾驶的首选传感器。特斯拉虽然此前主要依赖雷达技术，但最近也开始转向基于摄像头的系统。

物联网传感器的未来充满了无限可能和创新。随着技术的不断进步和市场的持续扩大，我们期待着这一领域带来更多的突破和惊喜。索尼、Mobileye和Waymo正在引领物联网传感器技术的革新，将摄像头与激光雷达、雷达等传感技术紧密结合，以优化自动驾驶解决方案的图像分析能力。这种融合技术，也被称作“传感器融合”或“冗余”，其核心理念在于为系统提供一个更为全面的单一世界模型，以便制定行动路径或计算输出。在自动驾驶汽车中，各种传感器协同工作，形成对车辆周围环境的全面感知，从而做出既安全又高效的驾驶决策。

以索尼为例，该公司正探索将带有激光雷达或雷达的摄像头应用于自动驾驶，以进行物体识别。一种将相机和雷达结合的方案正在研发中，该方案有望增强夜间识别人和车辆的能力。这种融合技术在停车辅助功能中也非常有用，因为这些功能需要高度精确的距离测量。

Mobileye首席执行官兼创始人阿姆农·沙舒亚表示：“要让自动驾驶汽车成功实现所有部件之间的协同作用，就必须将所有技术组件构建为一个单一的集成系统。这就是Mobileye正在做的事情。”构建从硅到全自动驾驶系统的完整堆栈是一项巨大的挑战。

与此生物传感器和一次性传感器技术近期已经发展成熟，并在医疗保健行业得到广泛应用。生物传感器领域的最新突破表明，这项技术在其他领域也即将迎来商业化应用。生物传感器是通过生物元素与被测分析物的相互作用，将生物反应转换为电信号的设备。根据不同的应用，生物传感器也被称为免疫传感器、光学电极、共振镜、化学金丝雀、生物芯片、血糖仪或生物计算机。

雅培公司的Freestyle Libre血糖监测系统就是生物传感器的一个杰出例子。作为全球拥有超过300万用户的商业化生物传感器解决方案之一，Freestyle Libre系统在2022年第二季度的销售额实现了有机增长超过25%。这一系统的成功应用展示了生物传感器在医疗领域的巨大潜力和广阔前景。