传感器|DARPA“近零”项目第一阶段进展顺利，加州大学研制的地面压力传感器功耗仅10纳瓦

美国加州大学戴维斯分校在国防先期研究计划局（DARPA）“近零”（N-ZERO）项目的支持下，开发出超低功耗传感器技术，有望满足美国国防部对特定事件持续监测的需求。

项目原由

大多数传感器对环境进行主动监测，导致能量的持续消耗，寿命只有数周、数天，甚至更短。

项目目标

项目全称是“近零功率射频和传感器操作”。DARPA希望通过该项目研制出可满足特定需求的物理、电磁和其他类型传感器技术：传感器在一般情况保持休眠，将功耗尽可能降至零，但可被特定的外部事件以无线方式触发和唤醒，如车辆驶过或者发电机打开等；该传感器仅在被激活后才能正常工作和消耗能量，休眠状态下的功耗小于10纳瓦，约等于手表电池自动放电时的耗电量。

图 N-ZERO理念架构

通过使用这种技术，将远程部署、无人值守的通信与环境等传感器的工作寿命从数周延长至数年，进而降低维护成本和重新部署的频率；或在保持陆基传感器当前运行寿命的情况下，大大减少电池大小和数量（至少20倍）。

目标应用示例

例如，项目希望传感器可使用纽扣电池进行供电，在某地大面积部署时，可每隔100英尺（30米）放置一个。传感器在一般情况下处于休眠状态，但一旦有车辆经过，传感器就会感知并作出预先设定的动作，如发出通知等，类似于有无限寿命、能感知大地轻微震动的地震检波仪。

项目历史

2015年1月，DARPA发布项目征询书。2015年9月，DARPA分别授予美国康奈尔大学、卡内基梅隆大学、加州大学圣地亚哥分校和加州大学戴维斯分校196万、130万、89万和180万美元的研发资金，正式启动该项目。项目分为三个阶段，每个阶段为期12个月，目前正处于第一阶段。

此次进展

加州大学戴维斯分校研究出的传感器新技术可以极低功耗感知汽车驶过时的地面压力变化，功耗仅为10纳瓦，与现有低功耗手机传感器所需的10毫瓦功率相比，降幅达到上百万倍，将明显提高传感器的工作时长。

校企合作

加州大学戴维斯分校同美国应美盛（InvenSense）公司展开合作，后者是陀螺仪和加速度计等智能手机用移动传感器的专业生产商。加州大学戴维斯分校希望通过直接和高销量器件制造商的合作，加速市场化进程，在项目结束时能够迅速将研究成果转换为国防部可用产品，达到DARPA预期。

下一步工作

待2016年年底项目第一阶段结束后，加州大学戴维斯分校将会把其研制出的超低功耗加速度计和麦克风，交由位于麻省理工学院的林肯实验室进行独立评估。

第一阶段要求新型传感器在安静的环境中能迅速识别出车辆驶过时传来的地面压力，但不用识别出具体的车辆类型。第二阶段需要能区分出车辆的类型，如卡车还是汽车。

远景目标

研究人员表示，在不远的未来，超低功耗远程传感器能够被地面噪声之外的事件所触发，如麦克风可对特定的单词进行监听，无需启动电脑或连接到云端来做关键词识别；“我们现在的水平离该目标还很远，但是我们确认处在正确的发展方向上”。