一項(xiàng)神奇的技術(shù),，一部即將發(fā)售的手機(jī),，谷歌公司的黑科技總會給我們帶來驚喜,。

不知不覺間，七月便快過完了,，炎熱的天氣里,，心情很容易煩躁。谷歌公司似乎察覺到這點(diǎn),，特地在七月份的尾巴,，給全球科技愛好者獻(xiàn)上一份“魔幻”大禮。今日早間,，谷歌官方證實(shí),，今年的旗艦手機(jī) pixel 4 將整合微型 Soli 動作感測雷達(dá)技術(shù),，可以實(shí)現(xiàn)隔空操縱手機(jī)。

當(dāng)聽到“隔空操縱”的時候,，大家是不是首先會想起那些傳說中的武林高手,，或者是那些神秘莫測的魔術(shù)師，又或者是有著特異功能的超能力人士,。谷歌作為一家世界聞名的科技公司,，自然不會去折騰特異功能，這項(xiàng)名為 Soli 雷達(dá)技術(shù)的黑科技谷歌已深耕數(shù)年,。它是一種專用的交互式傳感器,，使用雷達(dá)對人手進(jìn)行運(yùn)動跟蹤。傳感器以極高的精度高速跟蹤亞毫米級運(yùn)動,，精確識別出用戶做出的動作,，再將其傳遞到手機(jī)芯片中，做出相應(yīng)的操作,。

它是如何工作的,？

關(guān)于手指運(yùn)動識別技術(shù)，現(xiàn)在市面上已經(jīng)有了好幾種解決方案,，LeapMotion 的紅外線投影與成像方案,；微軟 Kinect 的深度感應(yīng)技術(shù)；uSense 的光學(xué)立體成像技術(shù)都曾名噪一時,?？上В捎跅l件的制約,，這些方案都沒能真正與用戶見面,，僅僅停留在實(shí)驗(yàn)室層面。

與市面上的這些手指運(yùn)動識別技術(shù)不同,，Soli 使用的是毫米波雷達(dá)技術(shù),，它的工作原理與我們熟悉的雷達(dá)相同，首先向一個區(qū)域發(fā)射電磁波,，再接收物體反射回來的電波,，加以處理、計算和分析,。當(dāng)然,，與雷達(dá)類似的工作原理，并不意味 Soli 需要大帶寬和高空間分辨率,。事實(shí)上,，Soli 基本傳感原理依賴于運(yùn)動分辨率，通過隨時間提取接收信號的細(xì)微變化。通過處理這些時間信號變化,，Soli 可以區(qū)分復(fù)雜的手指運(yùn)動,。

比如食指和拇指一張一合時，會模擬出按按鈕的動作,，而它們來回摩擦?xí)r ,，會模擬出旋轉(zhuǎn)旋鈕的動作，這些動作都會干擾電波返回的時間和速度,。在收集電波規(guī)律并加以分析和計算后,，系統(tǒng)就能夠識別出特定的運(yùn)動模式，進(jìn)而確定用戶所做的動作,，發(fā)出響應(yīng)控制指令,。

關(guān)鍵阻礙

前文說過，Soli 傳感器本質(zhì)上就是一款功能齊全的低功率雷達(dá),，工作在 60 GHz ISM 頻段,。在傳統(tǒng)印象中，雷達(dá)都是又大又笨的大型設(shè)備,。Soli  設(shè)計團(tuán)隊為了將其小型化,，付出的艱辛可想而知。

最早的 Soli 雷達(dá)有一部臺式機(jī)那么大,，配備十幾個冷卻風(fēng)扇,。一旦運(yùn)作起來,，發(fā)熱量嚇?biāo)廊?，就連谷歌內(nèi)部安全人員都要求  Soli  團(tuán)隊在設(shè)備上貼“過熱警告”。這樣一個龐然大物,，拎起來都十分費(fèi)力,，想把它用到智能手機(jī)中簡直癡心妄想。然而,，再多的困難都難不倒 Soli 的研發(fā)人員,，在 10 個月的時間里，Soli 團(tuán)隊將整個雷達(dá)系統(tǒng)重新設(shè)計,，將其縮小成一塊8mm x 10mm的芯片,，上面集合了所有雷達(dá)天線和傳感器，包括 4 組 RX 天線陣列和 2 組 TX 天線陣列,。

與最早的原型機(jī)相比,，重新設(shè)計的 Soli 傳感器大大降低了雷達(dá)系統(tǒng)的設(shè)計復(fù)雜性和功耗，研發(fā)團(tuán)隊開發(fā)了兩種調(diào)制架構(gòu)：頻率調(diào)制連續(xù)波（FMCW）雷達(dá)和直接序列擴(kuò)頻（DSSS）雷達(dá),。兩種芯片都將整個雷達(dá)系統(tǒng)集成到封裝中,，包括多個波束成形天線，可實(shí)現(xiàn) 3D 跟蹤和成像。

小型化問題解決了,，可頻段問題隨之而來,。Soli 雷達(dá)發(fā)射的是毫米波波束，60GHz 頻率對應(yīng) 5 毫米波長,，這樣它才能實(shí)現(xiàn)能量集中,，方向性強(qiáng)，抗環(huán)境干擾,。即使將 Soli 雷達(dá)封裝在手機(jī)內(nèi)部,，也能輕易地穿過塑阻礙，捕捉毫米級別的手部動作變化,，同時保證回波強(qiáng)度,。去年 3 月，谷歌向美國聯(lián)邦通信委員會（ FCC ）申請運(yùn)行在 57GHz 至 64GHZ 頻段的權(quán)限,。

消息一出,，各界嘩然，IEEE 802,、CORF,、CCIA 和 FARS 等通信機(jī)構(gòu)對谷歌的技術(shù)提出了異議，擔(dān)心超過一定強(qiáng)度的毫米波雷達(dá)會干擾同樣利用這個頻段的飛機(jī)設(shè)備,、通信衛(wèi)星和 60GHz WiFi,。硅谷科技巨頭臉書也提交了意見書，擔(dān)心谷歌的雷達(dá)傳感器會干擾它的 Terragraph 技術(shù),。

為了證明跨過這個阻礙,，在長達(dá)九個月時間里，谷歌提交了大量測試數(shù)據(jù),，證明 Soli 雷達(dá)不會對其他設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重干擾,。與此同時，谷歌還說服臉書,，與其就峰值 EIRP 等技術(shù)細(xì)節(jié)達(dá)成共識,，保證 Soli 雷達(dá)參數(shù)控制在“合理范圍內(nèi)”,，最終說服 FCC 發(fā)放最高 13dBm 的 57－64GHz 頻段許可,。

潛在應(yīng)用

克服兩大關(guān)鍵阻礙以后,，Soli 雷達(dá)順理成章與大家見面了,。谷歌發(fā)布的 Pixel 4 僅僅是 Soli 雷達(dá)眾多應(yīng)用中的一個,，早在三年前,，谷歌嘗試過 Soli 雷達(dá)在智能手表和智能音箱上的應(yīng)用,，嵌入 Soli 雷達(dá)芯片的 Wear OS 智能手表可以通過外部手勢來控制界面,；在智能音箱幾十厘米外揮手,，也可以發(fā)送開始／停止播放的指令,。

當(dāng)時，Soli 團(tuán)隊還沒能解決 I－Q 不平衡和多普勒鏡像偽差等問題，因而智能手表和智能音箱上的演示僅僅用于宣傳,。今天谷歌正式宣布 Pixel 4 搭載 Soli 雷達(dá),，可以說是這項(xiàng)黑科技第一次與消費(fèi)者見面。

相比其他手勢識別技術(shù),，Soli 雷達(dá)可以更加精確的捕獲微小的動作,，可以穿透較薄的物體，還不受室外光線影響,，因而也擁有了最廣闊的應(yīng)用空間,。據(jù)說，有一個創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊已經(jīng)在利用 Soli 設(shè)計全世界最小的小提琴,，它能精確捕捉手指的每一點(diǎn)動作然后映射到音符上,。車內(nèi)手勢應(yīng)用也在緊張開發(fā)中，不同于紅外光手勢識別技術(shù),，Soli 可以完美解決不同光照環(huán)境下傳統(tǒng)技術(shù)不穩(wěn)定的問題,。此外，3D 密碼,、3D 掃描與成像,、材質(zhì)探測器都將成為 Soli 雷達(dá)的應(yīng)用方向。相信在不久的將來,，我們會看到越來越多采用 Soli 雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用出現(xiàn)在我們身邊,， Soli 雷達(dá)帶來的“魔術(shù)”或許真的能改變世界．．．