慣性傳感器在運動物聯網中的重要作用
發布時間:2018-02-05 來源:Bob Scannell 責任編輯:lina
【導讀】手機中普遍存在的消費類慣性傳感器使人們對其精度普遍感到失望,因此,在推動運動物聯網(IoMT)的(de)概(gai)念(nian)方(fang)麵(mian),迄(qi)今(jin)都(dou)沒(mei)有(you)什(shen)麼(me)成(cheng)效(xiao)。然(ran)而(er),新(xin)型(xing)高(gao)性(xing)能(neng)工(gong)業(ye)傳(chuan)感(gan)器(qi)能(neng)支(zhi)持(chi)精(jing)確(que)的(de)角(jiao)度(du)指(zhi)向(xiang)和(he)精(jing)確(que)的(de)地(di)理(li)定(ding)位(wei)性(xing)能(neng),同(tong)時(shi)還(hai)能(neng)達(da)到(dao)必(bi)要(yao)的(de)尺(chi)寸(cun)和(he)成(cheng)本(ben)效(xiao)率(lv)要(yao)求(qiu),故(gu)而(er)現(xian)在(zai)又(you)做(zuo)好(hao)了(le)推(tui)動(dong)運(yun)動(dong)物(wu)聯(lian)網(wang)發(fa)展(zhan)的(de)準(zhun)備(bei)。
在激增的高質量傳感器、可(ke)靠(kao)連(lian)接(jie)和(he)數(shu)據(ju)分(fen)析(xi)的(de)共(gong)同(tong)推(tui)動(dong)下(xia),工(gong)業(ye)效(xiao)率(lv)邁(mai)上(shang)了(le)新(xin)的(de)台(tai)階(jie),而(er)不(bu)斷(duan)提(ti)高(gao)這(zhe)些(xie)智(zhi)能(neng)節(jie)點(dian)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)和(he)移(yi)動(dong)化(hua)程(cheng)度(du)也(ye)能(neng)帶(dai)來(lai)好(hao)處(chu)。在(zai)這(zhe)些(xie)情(qing)況(kuang)下(xia),對(dui)傳(chuan)感(gan)器(qi)節(jie)點(dian)進(jin)行(xing)精(jing)密(mi)運(yun)動(dong)捕(bu)捉(zhuo)和(he)位(wei)置(zhi)跟(gen)蹤(zong)成(cheng)為(wei)事(shi)關(guan)應(ying)用(yong)成(cheng)敗(bai)的(de)核(he)心(xin)。這(zhe)樣(yang),智(zhi)能(neng)農(nong)場(chang)就(jiu)可(ke)以(yi)基(ji)於(yu)豐(feng)富(fu)的(de)地(di)理(li)位(wei)置(zhi)、傳chuan感gan器qi內nei容rong以yi及ji分fen析xi學xue習xi結jie果guo來lai聯lian合he利li用yong自zi動dong化hua地di麵mian車che輛liang和he航hang空kong器qi更geng加jia有you效xiao地di指zhi導dao地di麵mian作zuo業ye。智zhi能neng手shou術shu室shi將jiang經jing典dian的de導dao引yin技ji術shu帶dai到dao手shou術shu台tai上shang,供gong精jing密mi製zhi導dao機ji械xie臂bi使shi用yong,其qi運yun用yong傳chuan感gan器qi融rong合he技ji術shu來lai確que保bao各ge種zhong條tiao件jian下xia的de精jing準zhun導dao引yin。在zai多duo個ge領ling域yu,基ji於yu運yun動dong的de傳chuan感gan器qi成cheng為wei移yi動dong應ying用yong的de價jia值zhi倍bei增zeng器qi。
手機中普遍存在的消費類慣性傳感器使人們對其精度普遍感到失望,因此,在推動運動物聯網(IoMT)的(de)概(gai)念(nian)方(fang)麵(mian),迄(qi)今(jin)都(dou)沒(mei)有(you)什(shen)麼(me)成(cheng)效(xiao)。然(ran)而(er),新(xin)型(xing)高(gao)性(xing)能(neng)工(gong)業(ye)傳(chuan)感(gan)器(qi)能(neng)支(zhi)持(chi)精(jing)確(que)的(de)角(jiao)度(du)指(zhi)向(xiang)和(he)精(jing)確(que)的(de)地(di)理(li)定(ding)位(wei)性(xing)能(neng),同(tong)時(shi)還(hai)能(neng)達(da)到(dao)必(bi)要(yao)的(de)尺(chi)寸(cun)和(he)成(cheng)本(ben)效(xiao)率(lv)要(yao)求(qiu),故(gu)而(er)現(xian)在(zai)又(you)做(zuo)好(hao)了(le)推(tui)動(dong)運(yun)動(dong)物(wu)聯(lian)網(wang)發(fa)展(zhan)的(de)準(zhun)備(bei)。
工業係統智能檢測的推動因素
工gong業ye機ji械xie和he流liu程cheng最zui具ju價jia值zhi的de進jin步bu集ji中zhong在zai有you形xing的de係xi統tong級ji優you勢shi上shang,而er這zhe通tong常chang會hui帶dai來lai設she計ji和he實shi現xian方fang麵mian的de挑tiao戰zhan,這zhe些xie挑tiao戰zhan又you會hui發fa展zhan成cheng新xin的de問wen題ti解jie決jue方fang案an和he業ye務wu模mo式shi。這zhe種zhong係xi統tong級ji推tui動dong因yin素su可ke以yi歸gui納na為wei三san項xiang追zhui求qiu,即ji對dui資zi源yuan效xiao率lv、關鍵精度和更高安全性的追求。瞄準這些橫跨多個行業的改進的應用,包括跨越空中/地麵/海上、室內/室外、短期/長期和人/機等,但無論如何,它們都依賴於共同的屬性;即精度、可靠性、安全性和智能處理與分析,如表1所示。

表1. 運動物聯網應用重要的係統屬性轉變成極具挑戰性的設計需求
多(duo)種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)成(cheng)為(wei)目(mu)標(biao)應(ying)用(yong)設(she)計(ji)任(ren)務(wu)的(de)核(he)心(xin)。目(mu)標(biao)設(she)計(ji)涉(she)及(ji)的(de)係(xi)統(tong)複(fu)雜(za)性(xing)要(yao)求(qiu)基(ji)於(yu)廣(guang)泛(fan)變(bian)化(hua)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia)慎(shen)重(zhong)考(kao)慮(lv)傳(chuan)感(gan)器(qi)質(zhi)量(liang)和(he)魯(lu)棒(bang)性(xing)。雖(sui)然(ran)有(you)些(xie)行(xing)業(ye)有(you)可(ke)能(neng)出(chu)於(yu)方(fang)便(bian)考(kao)慮(lv)而(er)選(xuan)擇(ze)傳(chuan)感(gan)器(qi)(比如,利用手機上已經存在的傳感器組合),但其他行業則會重新設計傳感器組合,根據精度做出選擇,將傳感器智能地結合起來,以全麵、可靠地覆蓋目標係統狀態。 智能檢測
在zai傳chuan感gan器qi大da量liang存cun在zai的de背bei景jing下xia,這zhe些xie已yi麵mian世shi的de智zhi能neng型xing係xi統tong正zheng在zai一yi些xie所suo謂wei的de成cheng熟shu行xing業ye掀xian起qi革ge命ming,把ba農nong業ye變bian成cheng智zhi能neng農nong業ye,把ba基ji礎chu設she施shi變bian成cheng智zhi能neng基ji礎chu設she施shi,把ba城cheng市shi變bian成cheng智zhi能neng城cheng市shi。由you於yu傳chuan感gan器qi被bei部bu署shu在zai這zhe些xie環huan境jing中zhong以yi收shou集ji相xiang關guan的de情qing境jing信xin息xi,數shu據ju庫ku管guan理li和he通tong信xin方fang麵mian出chu現xian了le新xin的de挑tiao戰zhan,不bu僅jin要yao求qiu傳chuan感gan器qi之zhi間jian的de數shu據ju融rong合he,而er且qie要yao求qiu實shi現xian跨kua平ping台tai、跨時間的複雜融合(例如:對跨時間的基礎設施狀況、前一年的農作物產量、交通狀況及模式等進行基於雲計算的分析),如圖1所示。

圖1. 新興工作需求將情境和運動檢測與多層融合結合起來。
從cong設she備bei和he環huan境jing中zhong可ke靠kao地di抽chou取qu哪na些xie信xin息xi的de決jue定ding成cheng為wei這zhe些xie新xin興xing應ying用yong最zui終zhong效xiao用yong和he發fa展zhan前qian景jing的de主zhu要yao度du量liang指zhi標biao。精jing度du驅qu動dong效xiao率lv,進jin而er轉zhuan變bian成cheng必bi要yao的de經jing濟ji因yin素su,同tong時shi也ye是shi確que保bao安an全quan、kekaoyunxingdeguanjian。suiranduoshujichuchuanganqikeyitianjiajiandandegongneng,dantianjiadezhexiejiandangongnengquewufamanzumubiaoyundongwulianwangyingyongdexuqiu,zaizheleiyingyongzhong,shi/否、上/下、開/關等狀態會被更精細的分辨率代替,添加的功能會影響傳感器的選擇。
運動的重要之處
多數情況下,物聯網都處於運動狀態。即使不處於運動狀態——比如,靜止的工業安全攝像頭——精密指向仍可能必不可少,或者,關於無用運動(篡改)的(de)知(zhi)識(shi)也(ye)可(ke)能(neng)非(fei)常(chang)有(you)價(jia)值(zhi)。如(ru)果(guo)能(neng)在(zai)惡(e)劣(lie)的(de)飛(fei)行(xing)條(tiao)件(jian)下(xia)維(wei)持(chi)精(jing)確(que)的(de)指(zhi)向(xiang)角(jiao)度(du),用(yong)光(guang)學(xue)載(zai)荷(he)捕(bu)捉(zhuo)作(zuo)物(wu)圖(tu)像(xiang)的(de)無(wu)人(ren)機(ji)就(jiu)有(you)可(ke)能(neng)更(geng)快(kuai)地(di)帶(dai)來(lai)更(geng)好(hao)的(de)結(jie)果(guo);如(ru)果(guo)能(neng)為(wei)光(guang)學(xue)數(shu)據(ju)提(ti)供(gong)準(zhun)確(que)的(de)地(di)理(li)測(ce)繪(hui)信(xin)息(xi),則(ze)有(you)可(ke)能(neng)實(shi)現(xian)對(dui)數(shu)據(ju)和(he)趨(qu)勢(shi)的(de)曆(li)史(shi)比(bi)較(jiao)。智(zhi)能(neng)交(jiao)通(tong)工(gong)具(ju),無(wu)論(lun)是(shi)地(di)麵(mian)交(jiao)通(tong)工(gong)具(ju),還(hai)是(shi)空(kong)中(zhong)或(huo)海(hai)上(shang)交(jiao)通(tong)工(gong)具(ju),它(ta)們(men)都(dou)越(yue)來(lai)越(yue)依(yi)賴(lai)GPS導航。然而,GPS遭受的精度壓力也越來越大,無論是有意為之,還是自然使然(建築物、樹木、隧道等)。如果選擇時考慮了精度需求,則額外的傳感器仍然可以在事故中斷期間可靠地進行航向角推算。表2列出了使IoMT(運動物聯網)中的M(運動)概念名符其實的一些因素,注意運動與通用應用之間的關係。

表2. 運動知識、甚至運動知識的缺乏都事關多種應用的成敗
如果有機會和手段捕捉設備或人的自然慣性,抽取的係統狀態意義就會得到增強,並且可能與可用的情境信息適當地融合起來,如表3所示。

表3. 位置檢測是物聯網的價值倍增器
可靠、安全的運動物聯網節點
yundongwulianwangjiedianshuchudeyouxiaoxinghejiazhizuiweiyilaideshihexinchuanganqidezhiliangyijitamengaobaozhendibuzhuoyingyongqingjingdenengli。yinci,ronghechulishichuanganqixiaozheng/增強的必然選擇,也是理想捕捉傳感器間狀態動態的必備條件(例如,在任意給定時間點,哪個傳感器最可靠)。yingyongjidechuliyifencengfangshirongrujiejuefanganzhizhong,binggenjuhuanjingtedianjinxingyouhua,baokuoshidangdebianjietiaojian。suiranzhezhongfangshishizidongde,danzaiyouxieqingkuangxia,zhexiejiedianhuixietonggongzuo,biruzaidimianhuokongzhongchengqundewurenjiashijiaotonggongjuzhong。zaizhexieqingkuangxiahuibushuanquanlianlu,qiangtiaokekaochuanshuheshoubaohudeteyoushenfenxinxi,rutu2所示。

圖2. 綜合情境和位置信息的互聯安全傳感器。
傳感器是自動化的核心
就如人體一樣,自動運動物聯網節點依賴檢測多個輸入來實現需要的感知能力,從而獨立行動並根據隨機、甚至亂序事件優化其結果,最終隨時間改進。如表4所示,從基本測量到控製、再zai到dao自zi動dong化hua的de過guo渡du會hui提ti高gao傳chuan感gan器qi融rong合he層ceng的de複fu雜za性xing以yi及ji嵌qian入ru式shi設she備bei計ji算suan的de複fu雜za性xing。由you於yu這zhe些xie節jie點dian也ye會hui取qu得de很hen高gao的de互hu聯lian能neng力li和he自zi適shi應ying性xing學xue習xi能neng力li,所suo以yi他ta們men可ke能neng走zou向xiang人ren機ji融rong合he。

表4.以高質量傳感器為基礎,日益提升的集成度和智能程度推動自動化和人機融合
沒有基礎設施的定位
GPS無wu處chu不bu在zai,除chu非fei衛wei星xing信xin號hao被bei阻zu擋dang或huo中zhong斷duan。在zai可ke用yong的de條tiao件jian下xia,無wu線xian測ce距ju技ji術shu可ke能neng非fei常chang精jing確que。如ru果guo未wei受shou幹gan擾rao,始shi終zhong都dou有you磁ci場chang讀du數shu。慣guan性xing具ju有you獨du有you的de自zi恃shi性xing。顯xian然ran,慣guan性xingMEMS傳感器有自身的不足(漂移),但這些不足都在可控範圍以內,采用小尺寸經濟型封裝的新型工業慣性測量裝置(IMU)具有前所未有的穩定性。
慣性MEMS器件采用標準半導體工藝、複雜封裝和集成模式,通常以線性加速度(g)或角速度(°/秒,或速率)為單位,直接檢測、測量和解讀其運動,如圖3所示。由於除要求最溫和的應用以外,所有其他應用都擁有所謂的多自由度(實際上指,可以在任何所有軸上運動,且所有設備在其運動中都相互不受限),這就必須捕捉x、y和z各軸的加速度和角速度值;或者在有些情況下,稱為翻滾軸、俯仰軸和偏航軸。綜合起來,這些有時被稱為六自由度慣性測量單元。

圖3. 用於確定精密運動的微機電結構。
雖然經濟上的考量自然會促使MEMS設計師用最少的矽片麵積在各個軸上(x、y、z)抽取這些多個檢測類型(加速度、角速度),但仍然需要采取更加平衡的性能設計視角,以滿足更具挑戰性的工業檢測需求。事實上,有些MEMS結構在嚐試用單個MEMS模塊測量所有6種模式。在考察這種方式對於高性能檢測的有效性之前,我們必須知道,MEMS器件需要捕捉一些運動,這非常重要,但同樣重要的是,同一器件還要能夠放棄會變成誤差的其他形式的運動(或者不受其影響)。例如,雖然陀螺儀測量角速率,但它同樣應該能做到忽略角速率測量上的加速度或重力效應。對一個簡單的MEMS器件來說,如果試圖以小小的結構測量一切,自然(在設計上)huifeichangrongyishoudaozhexieqitaganraowuchayuandeyingxiang,bingqiewufabayouyongyundongyuwuyongyundongqufenkailai。zuizhong,zhexiewuchayuanhuibianchengdaohanghuoyingyongzhongdezaoshenghewucha。
運動物聯網要兌現必要時提高資源效率、增(zeng)加(jia)安(an)全(quan)或(huo)關(guan)鍵(jian)精(jing)度(du)的(de)承(cheng)諾(nuo),就(jiu)需(xu)要(yao)比(bi)當(dang)今(jin)移(yi)動(dong)設(she)備(bei)中(zhong)無(wu)處(chu)不(bu)在(zai)的(de)簡(jian)單(dan)傳(chuan)感(gan)器(qi)具(ju)有(you)更(geng)高(gao)的(de)精(jing)度(du)。著(zhe)眼(yan)於(yu)性(xing)能(neng)的(de)設(she)計(ji)模(mo)式(shi)就(jiu)變(bian)成(cheng)了(le)為(wei)每(mei)種(zhong)檢(jian)測(ce)模(mo)式(shi)和(he)每(mei)個(ge)檢(jian)測(ce)軸(zhou)獨(du)立(li)設(she)計(ji)的(de)模(mo)式(shi),但(dan)其(qi)目(mu)的(de)是(shi)走(zou)向(xiang)融(rong)合(he)和(he)集(ji)成(cheng)。最(zui)後(hou),必(bi)須(xu)知(zhi)道(dao)的(de)是(shi),為(wei)性(xing)能(neng)設(she)計(ji)並(bing)不(bu)一(yi)定(ding)意(yi)味(wei)著(zhe)不(bu)能(neng)為(wei)經(jing)濟(ji)考(kao)量(liang)而(er)設(she)計(ji)。
功能或性能
有些應用可以通過添加功能(設備的手勢/方向模式切換)獲得極大的價值,用簡單的MEMS器qi件jian就jiu能neng相xiang對dui容rong易yi地di獲huo得de這zhe些xie信xin息xi。工gong業ye或huo專zhuan業ye器qi件jian可ke能neng更geng容rong易yi測ce量liang不bu同tong方fang位wei的de精jing度du與yu亞ya度du間jian的de差cha值zhi,或huo者zhe能neng以yi優you於yu一yi個ge數shu量liang級ji以yi上shang的de精jing度du分fen辨bian位wei置zhi,同tong時shi還hai能neng在zai高gao振zhen動dong環huan境jing裏li工gong作zuo。低di端duan傳chuan感gan器qi與yu高gao端duan傳chuan感gan器qi之zhi間jian的de性xing能neng差cha異yi並bing不bu小xiao,事shi實shi上shang,二er者zhe的de差cha異yi非fei常chang大da,在zai選xuan擇ze組zu件jian時shi有you必bi要yao慎shen重zhong考kao慮lv。
最終應用將決定所需的精度水平,而所選的傳感器質量將決定其能否實現。表5xuanzeleliangzhongjiejuefanganjinxingbijiao,shuominglechuanganqixuanzeduishejiguochengheshebeijingdujunhenzhongyao。ruguozhizaihenyouxiandeqingkuangxiayilaichuanganqi,bingqieyingyongyoujiaogaoderongcuoxing,namekeyishiyongdijingduchuanganqi——huanyanzhi,ruguobushianquanhuoshengmingyouguandeyingyong,xiangduijiaodidejingdubianzugoule。suiranduoshuxiaofeijichuanganqizaiyoulitiaojianxiazaoshenghendiqiexingnenglianghao,dantamenbushiheyongyudongtaiyundong(包括振動)xiadejiqi,yinweixingnengjiaodideguanxingceliangdanyuanwufajiangdongtaiyundongyujiandandexianxingjiasuduhuosuoxudeqingxieceliangqufenkailai。zaigongyehuanjingzhonggongzuoshi,weishixianyouyu1dudejingdu,yingdangxuanzezhuanmenshejidechuanganqi,yibianyizhizhendonghuowenduyingxiangdaozhidewuchapiaoyi。zhezhonggaojingduchuanganqinenggouzhichigengdafanweideyuqiyingyongzhuangtai,gongzuoshijianyegengchang。

表5.推動精度和效用的是傳感器的質量而非傳感器融合的複雜性
精密儀器設計師最感興趣的一般是慣性測量裝置(IMU),這zhe類lei裝zhuang置zhi輸shu出chu的de是shi經jing校xiao準zhun的de加jia速su度du和he速su率lv而er非fei運yun動dong角jiao度du或huo距ju離li,因yin為wei這zhe種zhong係xi統tong級ji的de信xin息xi高gao度du依yi賴lai於yu具ju體ti應ying用yong,因yin而er是shi係xi統tong設she計ji師shi而er非fei慣guan性xing傳chuan感gan器qi設she計ji師shi的de工gong作zuo重zhong點dian。結jie果guo導dao致zhi的de問wen題ti,舉ju例li來lai說shuo,是shi從cong慣guan性xing傳chuan感gan器qi規gui格ge表biao中zhong分fen辨bian指zhi向xiang精jing度du。
表6zhanshideshiyikuanzhongduangongyeqijiandeguige,tongshihaiyongshoujizhongchangjiandexiaofeijichuanganqijinxinglebijiao。qingzhuyi,yeyougenggaoduandegongyeqijiankeyong,qijingdubibiaozhongsuoshiqijianyaogaoyigeshuliangji。duoshudiduanxiaofeijiqijianweitigongzhuruxianxingjiasuduxiaoying、振動校正、角度隨機遊走之類的參數規格,而這些規格在工業應用中恰恰可能是最大的誤差源。

表6.工業MEMS器件對所有已知潛在誤差源進行全麵測定,通常能實現消費類器件高出一個數量級或更高的精度水平
這款工業傳感器樣品設計用於預期會有相對迅速或極端運動(2000°/s、40 g)的場景,寬帶寬傳感器輸出對最佳地辨別信號也很關鍵。工作期間的失調漂移(運動中穩定度)應最小,以降低對更多補充傳感器(用來校正性能)的依賴。在某些情況下,應用無法為後端係統濾波校正提供所需的時間,此時必須使開機漂移(可重複性)最小化。低噪聲加速度計同陀螺儀一起使用,以幫助區別並校正任何關於加速度的漂移。
陀螺儀傳感器設計可用來直接消除任何加速度g事件(振動、衝擊、加速度、重力)對器件失調的影響,可大幅改善線性加速度;通過校準,溫漂和對準均得以校正。若不進行對準校正,典型多軸MEMS器件即使集成到單片結構中,也可能有較大對準誤差,使其成為誤差計算的主要貢獻因素。
近(jin)年(nian)來(lai),噪(zao)聲(sheng)在(zai)區(qu)分(fen)傳(chuan)感(gan)器(qi)級(ji)別(bie)上(shang)所(suo)起(qi)的(de)作(zuo)用(yong)有(you)所(suo)降(jiang)低(di)。在(zai)超(chao)出(chu)簡(jian)單(dan)判(pan)定(ding)或(huo)相(xiang)對(dui)靜(jing)止(zhi)運(yun)動(dong)確(que)定(ding)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong),線(xian)性(xing)加(jia)速(su)度(du)效(xiao)應(ying)和(he)對(dui)準(zhun)誤(wu)差(cha)之(zhi)類(lei)的(de)參(can)數(shu)成(cheng)為(wei)噪(zao)聲(sheng)源(yuan),通(tong)過(guo)芯(xin)片(pian)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)或(huo)器(qi)件(jian)專(zhuan)用(yong)校(xiao)準(zhun)來(lai)改(gai)善(shan)它(ta)們(men)需(xu)要(yao)付(fu)出(chu)高(gao)昂(ang)的(de)成(cheng)本(ben)。
傳感器融合能補救劣質傳感器嗎?
答案很簡單,不能。傳感器融合是一個濾波和算法處理的過程,它將相對於環境、運動動態信息和應用狀態對傳感器組合進行合並或管理。傳感器融合可以提供確定性的校正(如溫度補償),並會基於係統狀態知識,管理從一個傳感器到另一個傳感器的切換過程,但無法彌補傳感器內在的缺陷。
在zai傳chuan感gan器qi融rong合he設she計ji中zhong,最zui關guan鍵jian的de任ren務wu是shi首shou先xian要yao深shen入ru挖wa掘jue應ying用yong狀zhuang態tai知zhi識shi,為wei設she計ji流liu程cheng的de剩sheng餘yu環huan節jie提ti供gong支zhi撐cheng和he動dong力li。針zhen對dui給gei定ding的de應ying用yong選xuan擇ze適shi當dang的de傳chuan感gan器qi時shi,應ying先xian進jin行xing詳xiang細xi分fen析xi,了le解jie其qi在zai總zong體ti任ren務wu的de不bu同tong階jie段duan中zhong的de權quan重zhong(相關性)。在行人導航定位推算示例中,解決方案主要取決於可用的設備(如智能手機中的嵌入式傳感器),而不是通過性能設計。因此,會嚴重依賴GPS以(yi)及(ji)其(qi)他(ta)可(ke)用(yong)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi),例(li)如(ru)嵌(qian)入(ru)慣(guan)性(xing)和(he)磁(ci)性(xing)傳(chuan)感(gan)器(qi),僅(jin)為(wei)確(que)定(ding)有(you)用(yong)的(de)位(wei)置(zhi)信(xin)息(xi)發(fa)揮(hui)一(yi)小(xiao)部(bu)分(fen)作(zuo)用(yong)。它(ta)在(zai)室(shi)外(wai)能(neng)夠(gou)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo),但(dan)在(zai)具(ju)有(you)挑(tiao)戰(zhan)性(xing)的(de)城(cheng)市(shi)環(huan)境(jing)或(huo)室(shi)內(nei),GPSjiubuzhunquele,qitakeyongchuanganqidezhilianghencha,cunzaijiaodachaju,huanyanzhi,weizhixinxidezhiliangjuyoubuquedingxing。jinguanxianjindelvboqihesuanfatongchangyonglaironghezhexiechuanganqideshuju,wuxurenheewaichuanganqihuozhilianggenghaodechuanganqi,ruan 件對於彌補不確定性差距的作用不大,最終隻是大大降低了報 告位置的信心。圖4中為概念性說明。

圖4. 應用級精度取決於傳感器質量而非傳感器融合複雜性。
與yu其qi形xing成cheng鮮xian明ming對dui比bi的de是shi,工gong業ye導dao航hang定ding位wei推tui算suan方fang案an是shi針zhen對dui係xi統tong性xing能neng定ding義yi而er設she計ji的de,要yao根gen據ju具ju體ti精jing度du要yao求qiu選xuan擇ze組zu件jian。更geng高gao質zhi量liang的de慣guan性xing傳chuan感gan器qi允yun許xu其qi發fa揮hui主zhu要yao作zuo用yong,適shi當dang利li用yong其qi他ta傳chuan感gan器qi來lai縮suo小xiao不bu確que定ding性xing差cha距ju。比bi起qi推tui算suan/估算可靠的傳感器讀數間的位置,算法在概念上更關注最佳權重、切換和傳感器互補,以及對於環境和實時運動動力學的認識。
jingduzairenheyizhongqingkuangxiadoukeyitongguoxuanzezhilianggenggaodechuanganqilaitigao,suiranchuanganqilvbohesuanfashijiejuefangandezhongyaoyibufen,dantamenbenshenbingbunengxiaochudizhichuanganqifugaifanweidechaju。
xinxinggongyechuanganqidexingnengyijingjiejinyiqianyongyudaodanzhidaodechuanganqideshuiping。zhexiexinxinggongyechuanganqicaiyongzuichuzhenduikekaohejingmiqicheyingyongshejibingyijingjixinggongyizhichengdejiagou,zaixingneng-成本比和性能-尺寸比方麵具有獨特的優勢,如圖5所示。

圖5. 工業級6自由度IMU ADIS1647x和ADIS1646x,在複雜和動態環境中也能提供高精度水平。
精密運動檢測不再是小眾應用的專屬,其他應用也別無選擇,隻得投資采購昂貴的跟蹤解決方案。隨著迷你型IMU工業級精密傳感器的上市,物聯網設計師現在可以通過整合優質運動檢測功能和嵌入式情境檢測功能,成倍提高其產品的價值。
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