智能手機等移動(dòng)設備中的MEMS傳感器

增強實(shí)境

增強實(shí)境(AR)是在一個(gè)實(shí)時(shí)顯示的真實(shí)環(huán)境上疊加圖形、聲音和其它感知強化技術(shù)并使其具有互動(dòng)性和可操縱性的功能或用戶(hù)界面。在一個(gè)真實(shí)環(huán)境內融合3D虛擬信息有助于提高用戶(hù)對虛擬目標周?chē)h(huán)境的真實(shí)感。

最近，增強實(shí)境技術(shù)出現了幾個(gè)成功的應用案例。例如，汽車(chē)安全設備把路況和汽車(chē)周?chē)男畔⑼渡涞角皺n風(fēng)玻璃上，讓駕駛員對汽車(chē)所在位置有全面了解。另一個(gè)應用是把智能手機對準一個(gè)方位已知的目標，例如飯店或超市，手機就會(huì )顯示所指目標的信息。此外，如果身處一個(gè)陌生的大城市，這個(gè)功能還能幫助你找到最近的地鐵站，只要把手機旋轉360度，即可鎖定地鐵路線(xiàn)，沿所指方向到達目的地。

社交網(wǎng)絡(luò )在現代人的生活中扮演著(zhù)重要作用。當一個(gè)人接近一個(gè)購物中心時(shí)，他可以用手機指向購物中心。然后，他的朋友將會(huì )收到經(jīng)過(guò)數字處理技術(shù)強化的他所在位置和周邊環(huán)境的虛擬信息。反之亦然，他也會(huì )收到他朋友的方位和周邊信息。因此，增強實(shí)境是一種改變人們對真實(shí)世界的感覺(jué)的新方式。

由于智能手機市場(chǎng)高速增長(cháng)，移動(dòng)設備開(kāi)始興起增強實(shí)境應用。圖1所示是在智能手機內實(shí)現移動(dòng)增強實(shí)境所需的關(guān)鍵模塊。

圖1 智能手機的移動(dòng)增強實(shí)境系統結構

數字攝像頭:用于傳送實(shí)際環(huán)境的信息流，并在液晶觸摸屏上顯示捕獲的視頻。目前，新款智能手機上已配備500萬(wàn)像素或更高分辨率的成像傳感器。

CPU、手機操作系統、用戶(hù)界面和軟件開(kāi)發(fā)工具：這些是智能手機的核心模塊?，F在新的智能手機配備1GHz以上的雙核CPU、512MB RAM內存和32GB存儲器。在應用開(kāi)發(fā)過(guò)程中，可通過(guò)用戶(hù)界面和軟件開(kāi)發(fā)工具（SDK）調用應用程序接口，訪(fǎng)問(wèn)圖形、無(wú)線(xiàn)通信功能、數據庫和MEMS傳感器原始數據，無(wú)需知道這些代碼背后的詳細原理。

高靈敏度GPS接收器、AGPS(輔助GPS)或DGPS(差分GPS) :當捕獲到有效的衛星信號時(shí)，這些模塊用于確定用戶(hù)當前的經(jīng)緯度位置。多年來(lái)人們一直在研究提高GPS接收器在室內和高樓林立的地區的接收靈敏度和定位精度，因為在這類(lèi)地區衛星信號變弱，并發(fā)生多信道干擾錯誤。

無(wú)線(xiàn)數據傳輸接口，包括GSM/GPRS、WiFi、藍牙和RFID:無(wú)線(xiàn)數據接口的主要目的是接入互聯(lián)網(wǎng)，檢索當前位置目標的在線(xiàn)數據庫，在等待GPS定位或沒(méi)有GPS信號時(shí)提供簡(jiǎn)要的定位信息。如果建筑物內預裝了發(fā)射器，其它的近距離無(wú)線(xiàn)連接如WLAN、藍牙和RFID也可以提供精度適當的室內定位信息。

本機或在線(xiàn)數據庫:用于把增強的虛擬目標信息疊加到真實(shí)世界視頻上。當目標與當前方位吻合時(shí)，系統將能從本機數據庫或在線(xiàn)數據庫檢索目標的信息。然后用戶(hù)可以點(diǎn)擊觸摸屏上的超級鏈接或圖標，接收更加詳細的方位信息。

內置數字地圖的液晶觸摸屏:提供高分辨率的用戶(hù)界面，顯示含有虛擬目標信息的真實(shí)世界的視頻。有了數字地圖，用戶(hù)可以知道當前位置所在街道名稱(chēng)，無(wú)需配戴任何特殊的3D眼鏡。

MEMS傳感器(加速度計、磁力計、陀螺儀和壓力傳感器):這些傳感器是自導式器件，隨時(shí)隨地工作。因為低成本、小尺寸、輕量、低功耗、高性能，它們成為行人航位推算應用的首選半導體產(chǎn)品。這些傳感器與GPS接收器集成在一起可以在室內外獲得方位信息。

隨時(shí)隨地獲取精確、可靠的方位信息，使虛擬目標與實(shí)際環(huán)境保持一致，是移動(dòng)增強實(shí)境應用面臨的主要挑戰。