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- 與MEMS的傳感器融合：50,000英尺的視圖
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2019/1/1
與MEMS的傳感器融合：50,000英尺的視圖
傳感器融合 - 來自多個傳感器的數(shù)據(jù)的智能組合，以提高應用或系統(tǒng)性能 - 使MEMS行業(yè)充滿希望。具有潛在吸引力的優(yōu)勢包括能夠滿足或超越異構嵌入式系統(tǒng)（包括移動手機和平板電腦）的功耗，性能和成本要求 - 傳感器融合正在迅速進入商業(yè)化階段。
我們對幾家MEMS工業(yè)集團（MIG）成員公司就其各自的傳感器融合方法進行了調(diào)查，展示了解決方案的行業(yè)快照。對于STMicroelectronics的MEMS產(chǎn)品營銷經(jīng)理Jay Esfandyari，“傳感器融合使用一組數(shù)字濾波算法來彌補各個傳感器輸出精確動態(tài)信息的缺點，例如可能用于基于位置的傳感器。”雖然“傳感器融合”在技術詞典中占據(jù)了一席之地，但“多傳感器數(shù)據(jù)融合”更準確地描述了這一功能。
Movea全球營銷經(jīng)理DaveRothenberg加入ST的數(shù)據(jù)融合“陣營”。他解釋說，隨著“其他傳感器在設備中越來越常用，我們也看到了支持新數(shù)據(jù)源的需求。數(shù)據(jù)融合不僅包括來自傳感器的數(shù)據(jù)，還包括來自地圖數(shù)據(jù)和生物力學數(shù)據(jù)等來源的數(shù)據(jù)�！�
根據(jù)飛思卡爾半導體系統(tǒng)工程師Mike Stanley的說法，在傳感器融合方面，整體大于其各部分的總和�！皞鞲衅魅诤献屧O計師可以權衡各種傳感器的優(yōu)缺點，從而實現(xiàn)更大的優(yōu)化，”他指出。“利用傳感器之間已知的數(shù)據(jù)冗余并利用系統(tǒng)傳遞函數(shù)，動力學或運動學知識，傳感器融合提高了計算結(jié)果的整體質(zhì)量和噪聲水平�！�
Kionix營銷總監(jiān)EdBrachocki確定了傳感器融合的技術驅(qū)動因素。“移動操作系統(tǒng)，如微軟Windows 8和谷歌Android，”他表示，“越來越多地支持使用多個傳感器的應用程序。他們正在推動對靈活，可擴展的軟件解決方案的需求，這些解決方案允許對資源進行智能管理�！�
作為更大的MEMS生態(tài)系統(tǒng)的成員，這些MIG成員在解釋“它是什么？”時分享了很多共性。和“為什么？” 傳感器/數(shù)據(jù)融合。但它是“它是怎么回事？” 這揭示了一些有趣的變化。
融合庫
博世Sensortec的電子羅盤傳感器融合庫支持3軸地磁傳感器和3軸加速度計的組合。該軟件支持6個自由度（DOF），提供傾斜補償，校準電子羅盤，并校正磁偏移和加速度計輸出數(shù)據(jù)。
在2012年國際消費電子展上，博世Sensortec通過增加對其新型消費者3軸陀螺儀的支持，將其產(chǎn)品從6軸解決方案擴展到完整的9 DOF傳感器融合庫。傳感器融合軟件為制造商提供了完整的即插即用系統(tǒng)解決方案，用于導航和運動控制。
博世Sensortec為客戶提供適用于各種Android，Windows Phone和其他操作系統(tǒng)架構的傳感器融合解決方案的軟件庫版本。
博世傳感器全球營銷總監(jiān)Leopold Beer表示，傳感器融合的好處是雙重的：“智能傳感器融合軟件不僅將原始傳感器數(shù)據(jù)添加到一個系統(tǒng)中，還通過高級算法增強了最終輸出。使設計人員擺脫在單一應用中集成異構傳感器的挑戰(zhàn)，從而加快設計到交付周期�！�
融合代碼
對于其磁羅盤，飛思卡爾提供先進的6軸（加速度計和磁力計）融合代碼。該公司包括硬/軟鐵磁補償解決方案，可自動糾正由多種形式的磁失真引起的誤差。他們還提供直接在MMA955xL智能運動感應平臺上運行的測距代碼。
用于飛思卡爾基本電子羅盤的傳感器融合軟件（稱為Ecompass）在源代碼中提供，僅供飛思卡爾的Xtrinsic傳感器使用。計步器和高級磁力計補償程序僅保留用于飛思卡爾產(chǎn)品。
飛思卡爾正在開發(fā)一種9軸解決方案，該解決方案將利用陀螺儀補償磁力計和加速度計讀數(shù)。2012年，該公司將與Android / Windows堆棧中的更高級別接口，以提供基于位置的服務，增強現(xiàn)實和其他高級應用程序的信息（參見圖1）。
圖1：飛思卡爾的Xtrinsic傳感器融合算法使設計人員能夠利用需要多種傳感技術的智能手機，平板電腦和其他智能移動設備擴展用戶體驗，并轉(zhuǎn)向智能傳感系統(tǒng)。
可擴展融合
在2012國際消費電子展上，Kionix推出了傳感器融合解決方案。完全可擴展，新的傳感器融合軟件可用于加速度計和磁力計（AM），加速度計和陀螺儀（AG），以及加速度計，磁力計和陀螺儀（AMG）組合。Kionix軟件面向智能手機，平板電腦和其他移動設備，支持實時，浮點和32位手機操作系統(tǒng) - 包括Android和iCore Windows 8。
新軟件可與兼容的Kionix傳感器一起使用。它還支持第三方傳感器以及第三方或定制開發(fā)的軟件，用于手勢識別，活動監(jiān)控或其他所需功能。
融合套件
意法半導體的iNEMO發(fā)動機傳感器融合套件基于卡爾曼濾波器理論，采用一套自適應預測和濾波算法，可以識別來自多個傳感設備的所有復雜信息，包括加速度計，陀螺儀（圖2），羅盤和壓力傳感器。
圖2：iNEMO Engine Sensor Fusion套件支持STMicroelectronics陀螺儀等復雜設備，此處以橫截面顯示，以確保高精度和高分辨率。
該軟件可自動校正傳感器之間的測量失真，不準確性和干擾，從而提高運動感應真實感。意法半導體的iNEMO引擎?zhèn)鞲衅魅诤咸准╥NEMO Engine Lite，一個用于運動檢測系統(tǒng)評估的免費軟件庫，以及iNEMO Engine Pro，這是一個編譯軟件庫，具有用于多傳感器輸出處理的數(shù)據(jù)融合算法，可針對不同的操作系統(tǒng)進行定制和硬件平臺。
與ST和第三方傳感器配合使用的iNEMO是“增值元件，購買了與ST傳感器一起使用的iNEMO引擎”。
不可知融合
Movea在傳感器供應商生態(tài)系統(tǒng)中處于獨特地位。Rothenberg解釋說，該公司“與傳感器無關，與其產(chǎn)品的多個版本中的所有主要傳感器供應商合作。”
他深入了解了Movea的軟件解決方案：“運動化學”，通過該解決方案，它確定了人體運動的基本要素�！斑@些'原子'元素可以結(jié)合起來創(chuàng)造更豐富，更復雜，最終用戶運動特征的分子。然后我們開發(fā)一個靈活的'化學'框架，其中包含允許我們和我們的客戶快速創(chuàng)建新的高價值原型的工具功能通常在幾天之內(nèi)�！�
當被問及傳感器融合將如何演變時，Rothenberg預測移動設備將發(fā)展為具有不同傳感器的“傳感器集線器”。他補充說，除了加速度計，磁力計和陀螺儀之外，Movea還在處理壓力和聲音。
一個好的開始
隨著MEMS運動傳感硬件和軟件供應商為市場帶來豐富的傳感器/數(shù)據(jù)融合解決方案，OEM將更好地為其終端用戶應用中的動作感應功能提供更大的便利性。然而，最終消費者將成為最終的贏家，因為近期的手機/平板電腦/電子閱讀器/游戲控制器將以我們剛剛開始想象的方式吸引他們。
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