如何利用傳感器融合增強設備性能

　　動(dòng)態(tài)精度

　　動(dòng)態(tài)精度被定義為設備在運動(dòng)時(shí)，測量到的設備方位與實(shí)際設備方位之間的偏差。由于在運動(dòng)期間涉及到旋轉加速度，測量起來(lái)更加困難。動(dòng)態(tài)精度是在手機以不同運動(dòng)模式(8字舞、慢速線(xiàn)性、快速和慢速旋轉以及游戲動(dòng)作)運動(dòng)時(shí)，通過(guò)采集航向、俯仰和滾轉等成套數據進(jìn)行計算的。所有數據都以最快可能的數據速率進(jìn)行采集。

　　在具有低動(dòng)態(tài)精度的設備中，最終用戶(hù)可以看到屏幕上的移動(dòng)與設備實(shí)際運動(dòng)之間有很大偏差。這在增強現實(shí)應用中特別引人注意，因為增強單元的移動(dòng)與現實(shí)世界不是同步的。這也是用戶(hù)在使用虛擬現實(shí)幾分鐘后就感到不滿(mǎn)意的原因之一。

　　雖然直接關(guān)系不是很明顯，但大誤差的動(dòng)態(tài)精度也是室內導航應用性能差的主要原因。由于用戶(hù)在已知固定點(diǎn)之間導航(比如從Wi-Fi或藍牙信標開(kāi)始)，傳感器數據可用于計算軌跡。然而，航向誤差將隨著(zhù)時(shí)間的推移而累積，因此具有15°較差動(dòng)態(tài)精度的設備很容易在20s～30s時(shí)間內產(chǎn)生超過(guò)100°的累積誤差。諸如地圖匹配等更高層處理也許可以做些修正，但代價(jià)是更大的功耗(圖3)。

　　圖3：方位隨時(shí)間發(fā)生偏離。

　　校準時(shí)間

　　校準時(shí)間被定義為在純凈的磁場(chǎng)環(huán)境中校準設備中的磁力傳感器，使之從未校準狀態(tài)到完全校準狀態(tài)所需的時(shí)間。所有磁性傳感器都需要進(jìn)行校準，但用于校準的方法定義了最終用戶(hù)是否需要校準以及如何去校準。

　　一些設備采用8字舞校準方法，即提示最終用戶(hù)將設備在空氣中做8字運動(dòng)完成設備的校準。即使是由有經(jīng)驗的測試人員來(lái)做，這種方法也要花5s～6s的時(shí)間才能完成設備校準。

　　具有較短校準時(shí)間的設備使用陀螺儀校準磁力傳感器，這意味著(zhù)校準可以在背景中運行，所要求的設備移動(dòng)幅度要小得多。這些移動(dòng)通常在正常操作中進(jìn)行，最終用戶(hù)永遠不必主動(dòng)去校準傳感器。博世傳感器技術(shù)公司的快速磁力校準(FMC)算法就是使用后一種方法來(lái)確保較短的校準時(shí)間。

　　方位穩定時(shí)間

　　方位穩定時(shí)間被定義為“運動(dòng)之后”到達精確、穩定方位狀態(tài)所需的時(shí)間。方位穩定時(shí)間應盡可能短，以便用戶(hù)看不到他們停止移動(dòng)設備與設備停止移動(dòng)并穩定到正確位置之間的延遲。當設備的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)精度都很差時(shí)，設備上的這種延遲就很明顯，因為需要更多時(shí)間校正移動(dòng)中累積的誤差。這種效應在需要實(shí)時(shí)響應的游戲和虛擬/增強現實(shí)應用中尤其令人討厭。

　　從詳細的評估和分析來(lái)看，顯然本文所述的傳感器融合現在可以廣泛應用于專(zhuān)業(yè)級和消費級市場(chǎng)?，F場(chǎng)試驗表明，用戶(hù)可以在性能和精度方面獲得有價(jià)值的升級。雖然硬件和軟件方面的概念和工程技術(shù)比較復雜，但對開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，從當前傳感器融合過(guò)渡到這種先進(jìn)解決方案的任務(wù)卻相對簡(jiǎn)單。

　　傳感器融合技術(shù)現在已經(jīng)發(fā)展到相當成熟的階段。通過(guò)將傳感器和傳感器融合構建模塊設計到相同封裝中，可以確保這些單元得到最優(yōu)化，并能夠很好地協(xié)同工作。系統設計師不再需要在組裝、優(yōu)化和調試傳統“永遠在線(xiàn)”子系統方面花費時(shí)間，因為通過(guò)設計，每個(gè)器件都對最高精度和最低功耗做了優(yōu)化。

　　這種高度的技術(shù)和設計創(chuàng )造性帶給開(kāi)發(fā)人員的優(yōu)勢，可以給OEM廠(chǎng)商提供巨大好處，他們不僅能夠向市場(chǎng)推出高度差異化的產(chǎn)品，而且其向用戶(hù)提供的整個(gè)新一代電子設備還將具有顯著(zhù)改進(jìn)的性能和功效。