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- MEMS傳感器在先進(jìn)移動應(yīng)用中的作用
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2015/2/2
MEMS傳感器包括加速度計(jì)(ACC)、陀螺儀(GYRO)、磁力計(jì)(MAG)、壓力傳感器(PS)和話筒(MIC)。因?yàn)榈统杀荆〕叽纾凸模咝阅埽琈EMS傳感器近幾年來被集成到便攜設(shè)備內(nèi)。
快速的CPU、多任務(wù)處理的操作系統(tǒng)、高靈敏度GPS接收器、3G/4G無線通信芯片組、高分辨率數(shù)字?jǐn)z像頭、觸摸屏LCD顯示屏和大容量存儲器是智能手機(jī)的共同特性。MEMS傳感器的用途不再局限于當(dāng)前的應(yīng)用領(lǐng)域，例如，屏幕旋轉(zhuǎn)、省電、運(yùn)動檢測、數(shù)字羅盤和3D游戲。目前導(dǎo)航廠商正在開發(fā)更先進(jìn)的 MEMS傳感器應(yīng)用，例如，增強(qiáng)實(shí)境(AR)、定位服務(wù)(LBS)、行人航位推算系統(tǒng)(PDR)。
本文將論述MEMS傳感器在先進(jìn)移動應(yīng)用中的作用，例如，移動增強(qiáng)實(shí)境(MAR)、定位服務(wù)(LBS)和利用航位推算法確定方位的MEMS傳感器與GPS接收器整合解決方案。
1. 增強(qiáng)實(shí)境
增強(qiáng)實(shí)境(AR)不是一個(gè)新話題。根據(jù)定義，增強(qiáng)實(shí)境是在一個(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(qiáng)化技術(shù)并使其具有互動性和可操縱性的功能或用戶界面。在一個(gè)真實(shí)環(huán)境內(nèi)融合3D虛擬信息有助于提高用戶對虛擬目標(biāo)周圍環(huán)境的真實(shí)感。
最近增強(qiáng)實(shí)境技術(shù)出現(xiàn)了幾個(gè)成功的應(yīng)用案例。例如，汽車安全設(shè)備把路況和汽車周圍情況的信息投射到前檔風(fēng)玻璃上，讓駕駛員對汽車所在位置有一個(gè)全面了解。另一個(gè)應(yīng)用示例是把智能手機(jī)對準(zhǔn)一個(gè)方位已知的目標(biāo)，例如飯店或超市，手機(jī)就會顯示所指目標(biāo)的信息。此外，如果你身處一個(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(jī)旋轉(zhuǎn)360度，即可鎖定地鐵路線，沿所指方向到達(dá)目的地。
社交網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)代人的生活中扮演著重要作用。當(dāng)一個(gè)人接近一個(gè)購物中心時(shí)，他可以用手機(jī)指向購物中心。然后，他的朋友將會收到經(jīng)過數(shù)字處理技術(shù)強(qiáng)化的他所在位置和周邊環(huán)境的虛擬信息。反之亦然，他也會收到他朋友的方位和周邊信息。因此，增強(qiáng)實(shí)境是一種改變?nèi)藗儗φ鎸?shí)世界的感覺的新方式。
由于智能手機(jī)市場高速增長，移動設(shè)備開始興起增強(qiáng)實(shí)境應(yīng)用。圖1所示是在智能手機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)移動增強(qiáng)實(shí)境所需的關(guān)鍵組件。
數(shù)字?jǐn)z像頭:用于傳送真實(shí)世界環(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(jī)上已配備500萬像素或更高分辨率的成像傳感器。
CPU、手機(jī)操作系統(tǒng)、用戶界面和軟件開發(fā)工具:這些是智能手機(jī)的核心組件。現(xiàn)在新的智能手機(jī)配備1GHz以上的雙核CPU、512MB RAM內(nèi)存和32GB存儲器。在應(yīng)用開發(fā)過程中，用戶界面和軟件開發(fā)工具(SDK)讓開發(fā)人員輕松地調(diào)用應(yīng)用程序接口，訪問圖形、無線通信功能、數(shù)據(jù)庫和 MEMS傳感器原始數(shù)據(jù)，無需知道這些代碼背后的詳細(xì)原理。
高靈敏度GPS接收器或A-GPS或DGPS:當(dāng)捕獲到有效的衛(wèi)星信號時(shí)，這些模塊用于確定用戶當(dāng)前的經(jīng)緯度位置。多年來人們一直在研究提高GPS接收機(jī)在室內(nèi)和高樓林立的地區(qū)的接收靈敏度和定位精度，因?yàn)樵谶@類地區(qū)衛(wèi)星信號變?nèi)酰l(fā)生多信道干擾錯(cuò)誤。
無線數(shù)據(jù)傳輸接口，包括GSM/GPRS、WiFi、藍(lán)牙和RFID:無線數(shù)據(jù)接口的主要目的是接入互聯(lián)網(wǎng)，檢索當(dāng)前位置目標(biāo)的在線數(shù)據(jù)庫，在等待GPS 定位或沒有GPS信號時(shí)提供簡要的定位信息。如果建筑物內(nèi)預(yù)裝了發(fā)射器，其它的近距離無線連接如WLAN、藍(lán)牙和RFID也可以提供精度適當(dāng)?shù)氖覂?nèi)定位信息。
本機(jī)或在線數(shù)據(jù)庫:用于把增強(qiáng)的虛擬目標(biāo)信息疊加到真實(shí)世界視頻上。當(dāng)目標(biāo)與當(dāng)前方位吻合時(shí)，系統(tǒng)將能從本機(jī)數(shù)據(jù)庫或在線數(shù)據(jù)庫檢索目標(biāo)的信息。然后用戶可以點(diǎn)擊觸摸屏上的超級鏈接或圖標(biāo)，接收更加詳細(xì)的方位信息。
內(nèi)置數(shù)字地圖的液晶觸摸屏:提供高分辨率的用戶界面，顯示含有虛擬目標(biāo)信息的真實(shí)世界的視頻。有了數(shù)字地圖，用戶可以知道當(dāng)前位置所在街道名稱，無需配戴任何特殊的3D眼鏡。
MEMS傳感器(加速度計(jì)、磁力計(jì)、陀螺儀和壓力傳感器):這些傳感器是自導(dǎo)式組件，隨時(shí)隨地工作。因?yàn)榈统杀尽⑿〕叽纭⑤p量、低功耗、高性能，它們成為行人航位推算應(yīng)用的首選半導(dǎo)體產(chǎn)品。這些傳感器與GPS接收器集成在一起可以在室內(nèi)外獲得方位信息。下面的內(nèi)容將探討這些傳感器在提高室內(nèi)導(dǎo)航精度中所扮演的重要角色。
隨時(shí)隨地獲取精確且可靠的方位信息，使虛擬目標(biāo)與真實(shí)世界的環(huán)境保持一致，是移動增強(qiáng)實(shí)境應(yīng)用面臨的主要挑戰(zhàn)。
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