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Bosch Sensortec: Sensordatenfusion erschließt riesige Potenziale

»Die Zahl der Sensoren wird weiter exponentiell wachsen«

4. September 2014, 10:33 Uhr | Heinz Arnold

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Energieeffizienz, geringe Baugröße, Robustheit: Es gilt, den Kundennutzen genau zu definieren

Inwieweit berücksichtigt Bosch Sensortec die Anforderungen des Gesamtsystems, in dem die Sensoren arbeiten?

Eine ganz wichtige Voraussetzung für unseren Erfolg ist es, genau zu verstehen, wo der Kundennutzen liegt. Der Kundennutzen kann sich aus einer möglichst geringen Energieaufnahme, einer möglichst geringen Baugröße oder einer hohen Robustheit ergeben, oder aus Kombinationen davon. Dabei kommt es vor allem darauf an, die jeweilige Anwendung genau zu kennen. Hieraus ergeben sich beispielsweise die äußerst wichtigen Antworten darauf, wie ein Sensorsystem partitioniert werden soll. Sind etwa Mikrocontroller erforderlich oder nicht? Man will ja die Intelligenz im System nicht doppelt haben.

Müssen Sie als Sensorhersteller also auch genau beobachten, was sich in den Märkten IoT und Industrie 4.0 tut?

Wir wollen Sensoren für möglichst viele Anwendungen entwickeln und verfolgen deshalb sehr genau, was sich auf den Ebenen IoT und Industrie 4.0 tut. Gemeinsam mit Bosch Connected Devices and Solutions als Systemlieferant sind wir dazu gut aufgestellt. Schon heute gilt: Die Technologie alleine verkauft sich nicht. Die Kunden in der Automobilindustrie beispielsweise wollen den Mehrwehrt schon kennen, bevor die Entwicklung bei uns beginnt.

Tritt die eigentliche Sensortechnik also in den Hintergrund?

Keinesfalls, das wollte ich damit nicht sagen. Wir sehen uns als Technologieführer auf dem Gebiet der MEMS-Sensoren, und das ist die unumgängliche Grundlage für den Erfolg. Davon ausgehend schaffen wir den Mehrwert. Ein gutes Beispiel dafür ist die Inertial Measurement Unit BMI160, die wir vor kurzem vorgestellt haben. Hier sind ein 16-Bit-3-Achsen-Low-g-Bechleunigungssensor und ein Ultra-Low-Power-3-Achsen-Gyroskop in einem 14-Pin-LGA-Gehäuse untergebracht, das nur 2,5 x 3,0 x 0,9 mm³ misst.

Mit einer Stromaufnahme von nur 950 µA ist der BMI160 derzeit das stromsparendste und zugleich das kleinste Produkt seiner Klasse auf dem Markt. Außerdem synchronisiert der BMI160 die Daten des Beschleunigungssensors und des Gyroskops präzise mit den von außen zugeführten Daten eines Magnetometers. Reality Gaming, Augmented Reality und 3D-Indoor-Scanning beispielsweise kommen ohne diese exakten Daten in Echtzeit nicht aus. Über eine weitere I²C-Schnittstelle kann der BMI160 auch die Daten externer Sensoren verarbeiten, wie die des schon erwähnten geomagnetischen Sensors oder die eines Drucksensors. Sogar ein Kameramodul lässt sich anschließen, um optische Bildstabilisierung durchführen zu können. Die integrierte Power-Management-Unit ist in der Lage, die Stromaufnahme auf Systemebene weiter zu reduzieren, indem sie beispielsweise das Gyroskop zeitweise in einen stromsparenden Zustand versetzt und bei Bedarf schnell wieder weckt.

Der Mehrwert besteht also darin, dass die Sensoren erstens selber wenig Energie aufnehmen und zweitens dafür sorgen, dass auch auf Systemebene gespart werden kann?

Das ist ein wesentliches Merkmal der Sensordatenfusion: Um Energie zu sparen, können bestimmte Sensoren und andere Funktionseinheiten in den Schlafzustand versetzt werden, wenn sie gerade nicht gebraucht werden. Wenn ein Smartphone auf dem Tisch liegt, müssen viele Sensoren eben nicht laufen. Erst wenn wieder Bewegung erkannt wird, müssen die übrigen Sensoren aufwachen. Aber es kommt noch mehr hinzu: Die Daten verschiedener Sensoren können dazu genutzt werden, bestimmte Parameter noch genauer zu ermitteln, als das ein Sensor alleine könnte. Beim Navigieren ist das ein wesentlicher Vorteil: Wenn das GPS-Signal nicht empfangen werden kann, sorgen die anderen Sensoren dafür, dass sich die Position trotzdem genau ermitteln lässt. Ein Drucksensor hilft darüber hinaus, auch die Höhe sehr genau bestimmen zu können. Dann weiß das Navi nicht nur, dass es über ein bestimmtes Autobahnkreuz fährt, sondern auch, über welche der mehrstöckigen Fahrbahnen es gerade fährt, und das Smartphone weiß nicht nur, dass sich sein Besitzer gerade in einem bestimmten Hochhaus aufhält, sondern auch in welchem Stockwerk. Sich auf die Daten der anderen Sensoren verlassen zu können, das ist der Schlüssel zum Erfolg.

Das Beispiel des BMI160 zeigt, dass die Kombination – kleine Bauform, niedrige Energieaufnahme, die Berücksichtigung der Daten der integrierten und der externen Sensoren – den großen Unterschied macht: Mit dem BMI160 steht nun zum ersten Mal eine Sensorkombination zur Verfügung, die für wirkliche Always-On-Geräte geeignet ist. Deshalb betrachten wir diese Inertial Measurement Unit als einen Durchbruch in der Sensortechnik.

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