美国防部计划用超低功耗MEMS传感器挽救军人生命

　　2016年11月初，美国国防部高等研究计划署（DARPA）向公众展示了他们能够实现待机“零功耗”的最新传感器。据DARPA的项目经理Troy Olsson介绍，这种“零功耗”传感器待机时并非绝对的零功耗，而是待机时的能量耗损非常小，甚至可以忽略。

DARPA的“零功耗”新型传感器应用介绍，资料图

　　据悉，之所以能做到这点，是因为该传感器使用了先进的微机电系统，即MEMS工艺，利用超大规模集成电路的制造技术将微处理器、微传感器、控制处理电路以及供电装置等模组集中制造在一个单片硅基板上，形成了一个小巧、紧凑、超低功耗的整体。

DARPA相关文件对于这种零功耗MEMS传感器的结构组成介绍，资料图

　　此外，为减少电能损耗，科学家们还在传感器的供电方式上做了更深度的优化。这种超低功耗MEMS传感器能利用被探测信号本身的能量，来为传感器供电，如电磁波、物理震动等，DARPA可将这些被测信号的能量转化成自身工作的电能，并通过尽可能简单和低功耗的方式将探测结果反馈到接收端。如当探测到敌方的通讯电磁波时，收发器可能只需要发送一串低功耗的蜂鸣信号以示告警，而无需消耗大量电能发送最原始的探测数据。

　　Troy Olsson介绍，视应用场景而定，该传感器也会搭载一定容量的电池。除作为系统最主要能量来源之外，这些电池还能存储太阳能板、物理震动能量收集器等装置在传感器待机时收集到的微小能量，为更长久的待机提供支持。

图为大规模部署的感测器网络，只在发送示警信息时被唤醒。资料图

　　目前有大量美军在战场上丧生，其中一个重要原因就是军方无法依据理想的方式来部署传感器网络。例如，在美军参战的海外地区，沿路如果有供电线路，美国国防部就能利用这些供电线路部署庞大的传感器网络，监测是否有恐怖分子挖掘道路安装简易爆炸装置等危险行为。而事实上，大多情况危险战区都没有稳定可靠的供电线路，因此，当前实际部署的几乎所有传感器都要依靠电池供电，而这有可能让更多美军士兵的生命安全受到威胁。

　　Troy Olsson表示，他们希望降低这种传感器的功耗，使之能长期部署于战场而不需更换电池。目前的做法是，在唤醒功耗更大的信号处理器和收发器之前，利用信号本身来驱动系统运行。这一做法目前看来是有效的，经科学家们的测算，凭借这一技术制造的“零功耗”传感器配合恰当的电池技术，将可实现在战场连续工作至少10年而不需要更换电池。