传感器在未来领域的应用与想象

一、简介

传感器-作为新世纪必不可少的电子产品，对人类的影响不容忽视。为了从外界获取信息，人们必须使用感觉器官。在研究自然现象、规律和生产活动时，人们自身的感觉器官远远不够。需要传感器来适应这种情况。传感器是一种检测装置，可以感受到测量的信息，并将感觉到的信息转换为电信号或其他形式的信息输出，以满足信息传输、处理、存储、显示、记录和控制的要求。传感器的存在和发展可以使物体具有触觉、味觉和嗅觉，如眼睛、舌头和嘴，并通过互联和数据收集激活。基于此产生的大数据分析使未来的智能决策更加可能。因此，传感器是人类五官的延伸，又称电五官。
传感器广泛应用于我们的生活中，种类繁多。在未来，传感器也将对未来的人类活动产生非常重要的影响。以下是传感器对未来人类生活不同领域的影响。

二、交通领域:无人驾驶

1.在汽车领域，20世纪60年代，只有机油压力传感器、油量传感器和水温传感器与仪器或指示灯相连。20世纪70年代后，为了控制排放，增加了一些传感器来帮助控制汽车的动力系统，因为催化转换器、电子点火和燃料喷射装置需要这些传感器来保持一定的空燃比来控制排放。20世纪80年代，防抱死制动装置和气囊提高了汽车安全性。随着科学技术的不断进步，汽车对传感器的需求越来越大，种类也越来越丰富。有曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、水温传感器、爆震传感器、室外温度传感器、轮速传感器、进气流量传感器(进气压力传感器)、节气门位置传感器、油浮子位置传感器、空燃比传感器、氧传感器、油压、光电传感器、霍尔传感器等。有100多种传感器用于这些系统。

2.未来普及的无人驾驶将更依赖传感器。无人驾驶系统配备的高性能感知设备和操作处理器可以比人类更早地发现危险，并采取合理的避险措施。环境感知是调查无人驾驶系统的重要维度。在这个维度上，环境感知主要依件系统。为了能让无人车能像人一样，遇到障碍物或红灯就减速，直到停止；遇到绿灯或前方无障碍物的情况，进行加速等操作。这就要求车载传感器感知周围环境。

目前，无人驾驶汽车上有两种传感器，即车载摄像头（长距离摄像头、环绕摄像头和三维摄像头）和雷达（激光雷达、毫米波雷达和超声波雷达）。不同的传感器根据其传感特性布置在车身的不同位置。
车载摄像头是实现多种预警和识别高级驾驶辅助功能的基础。 在众多先进的驾驶辅助功能中，视觉图像处理系统更基本，更直观，摄像头是视觉图像处理系统的基础，因此车载摄像头对智能驾驶至关重要。车道偏离预警、前碰撞预警、交通标志识别、 许多功能，如车道保持辅助、行人碰撞预警、全景停车、驾驶员疲劳预警等实现，有些功能甚至只能通过摄像头实现。

4.雷达是测距测速必不可少的传感器。它通过发射声波或电磁波照射目标物体并接收其他波，从而获得目标物体的距离、距离变化率（径向速度）、尺寸和方向。雷达首先应用于军事，然后逐渐民用化。随着智能汽车的发展趋势，雷达主要用于测距、测速等功能。汽车雷达可分为超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达等。不同的雷达有不同的原理和性能特点，可用于实现不同的功能。

5.如果无人驾驶在未来全面普及，驾驶员基本上可以在复杂的路况下只控制方向盘或踩油门和刹车，因为半自动驾驶技术将应用于大多数车辆，然后车辆将自动设置路线或配合油门和刹车。此外，司机不必担心汽车的追尾。无人驾驶汽车将通过自己的雷达系统检测与前车的距离。如果离前车太近，车会自动刹车。无人驾驶也可以避免停车时驾驶员的小碰撞。虽然一些汽车制造商在车辆上安装了后视镜摄像头和传感器，可以测量周围物体的距离，甚至可以显示车辆周围的情况，但有些人仍然会进入停车位。自动停车系统是无人驾驶技术的一大成就。将车辆通过车身周围的传感器引导到停车位，驾驶员根本不需要手动操作。在导航开始之前，司机需要找到停车位，把车开到这个地方，车载导航显示屏告诉车该去哪里。通过该系统，车辆可以像司机一样观察周围环境，及时做出反应，安全到达终点。

三、生活领域:智能设备:

1.从微软游戏机Xbox的体感设备Kinnect，能够跟踪人的运动情况的人Fitbit在这些新技术设备的帮助下，人们的生活变得越来越智能，以及监测人体活动的可穿戴设备，甚至可以无线控制的空气清新器。说到帮助这些设备发挥作用的重量级舵手，传感器不容忽视。真正的智能家居需要配备大量传感器的智能设备作为支持。触摸传感器、图像传感器及气体传感器等正以让人大开眼界的方式全方位入驻我们的生活。

2.人类对智能设备的探索应该从第一次将传感器集成到手机中，真正实现智能化的苹果开始。2007年初，苹果发布了其新产品iPhone之后，人们惊呆了。这款手机没有实体按钮！当然，以前也有智能手机没有物理按钮，但需要配置一支笔，因为它使用电阻屏幕，灵敏度是一个问题。iPhone屏幕采用电容屏幕，反应灵敏，支持多点触摸，十个手指操作准确。多点触摸屏幕，让iPhone有了触觉。在 iPhone 在前面，有一个近距离传感器和一个光度传感器。近距离传感器可以通过红外传感器检测到面部和手机屏幕之间的距离。如果非常接近，屏幕将被关闭，这不仅可以节省电力，而且可以避免由面部接触引起的误操作。光度传感器可以获得周围的光强，从而智能调节屏幕亮度。内部加速度传感器用于感知手机的运动。它的原理就像在盒子里装一个铁球。由于重力的作用，如果转动盒子的方向，各侧收到的铁球的压力不同，以判断盒子的方向。基于加速度传感器，iPhone 可以实现横屏时，内容自动转成宽屏显示。近距离传感器、光度传感器和加速度传感器 iPhone 智能水平远远超过当时的手机，更不用说功能机了。iPhone 虽然还配备了磁力传感器，但是GPS可以定位，但不能区分方向。在卫星信号不好的地方，定位偏差可能是几百米，这个估计方向完全不可信。磁传感器不同，手机有指南针，打开地图，我们不仅知道当前的位置，还知道我们当前手机的方向。iPhone 5S 增加指纹识别，无需输入密码即可解除屏幕保护。指纹识别也是指纹识别的传感器。在 iPhone 5S 有指纹识别 iPhone 6 近场通信(也是电磁波)增加，两者叠加在一起，成为 Apple Pay，从那刷卡变成了刷手机，输入密码变成了刷指纹。虽然以前有这些技术，但苹果擅长将其整合成高质量的服务。iPhone 6S 增加了屏幕压力传感器，可以收集到压力强度，从而在交互中发挥新的模式。屏幕可以感觉到手的压力，但人们不会觉得屏幕真的被压下来了。为了给人反馈，内部增加了一个名字 TAPTIC Engine 根据压力，设备会产生振动，让人感觉到压力。但目前该功能的应用并不是特别广泛。在全新的iPhoneX中新增了Face ID ，也就是人脸识别，通过这个功能，让iPhoneX摆脱物理指纹，使用全屏，增加屏幕比例。人脸识别功能依赖于隐藏在前刘海中的深度摄像系统(深度传感器)。深度传感器的核心可以说是发射端(和接收端，发射端发射 30000 红外激光有一定的倾斜度，然后通过面部反射到接收端，从而根据反射角度判断面部各块的深度。与普通摄像头相比，这里获得的面部是立体模型。但是光线太暗怎么办？苹果增加了另一个泛光灯，它就像一盏灯，均匀地打在脸上，但发射红外线，而不是真正照明，可以通过接收器拍摄二维人脸照片。这样，即使在黑暗中，也可以进行人脸识别。位置传感器用于感知人脸与屏幕之间的距离，而亮度传感器感知环境的亮度，使苹果的人脸识别系统成功地取代了指纹识别，使苹果手机进入了刷脸时代。

3.从苹果手机的变化可以看出，苹果在传感器中的应用越来越广泛。事实上，不仅苹果，其他公司也在使用越来越多的传感器。通过各种传感器，可以收集各种数据，再加上大数据分析技术，可以挖掘出越来越多的价值。在未来，我们的房间配备许多传感器，随时接收周围的活动信息。智能系统将通过这些信息分析您的需求。未来可能通电的设备将配备传感器，传感器将产生大量数据，通过数据分析可以更准确地满足用户的需求，因此未来将是一个传感器时代。

四、未来想象

以上是传感器目前已投入使用并将在未来普及的领域。接下来，让我们来谈谈来传感器可能应用的想象。

1.智能社区快递
传统的快递，我们经常遇到很多麻烦，如快递不在家，或没有接到快递电话，或不方便开门等，快递等待用户签字离开，用户应该始终注意快递电话，这大大增加了快递和用户的负担。如果传感器广泛应用于快递领域的信息、传输和存储，则可能构建智能社区快递系统。住户和快递站通过管道连接，包裹最后100米无忧送达。快递员在送货处通过面部扫描设备进行身份验证，快递员将包裹放入安全信息检测后，一对一准确匹配，进入分销系统。然后通过磁管高速传输到每个家庭的智能快递箱。智能快递箱具有识别功能，轻轻挥动，箱门打开。通过感应包装的大小和包装，智能快递箱内的精密传感器元件可以允许用户在应用软件中一键打开包裹，无需徒手打开快递。还支持包裹回收和退货。还可以一键调节温度，让生鲜果蔬持久保鲜。

2.人工智能手机
现在手机只是智能手机，很多指令都是用户发布后才会做的。当配备各种高级传感器的手机能够真正感知和分析人类需求并采取合理行动时，可以算是真正意义上的人工智能手机。所以未来智能手机可能会有一些飞跃式的变化。
当你早上起床时，拍一张自拍，手机会分析你的面部状况来判断你的健康状况，并给出合理和亲密的改进建议，生成健康分数，并上传到社交应用程序的健康列表。此外，手机后摄影将智能识别拍摄场景，并自动调整相应的参数。它还可以根据手机给出的声音提示摄影师蹲下、缩短和翻译，以实现更完美的构图。拍摄后的照片可以智能拾色，只要触摸照片的颜色区域，手机背面就可以变色。随着传感器的普及，未来的手机应该是可谓是更加智能化了。

在信息科技高速发展的今天，相信未来传感器的广泛应用一定会让我们的生活越来越便利。