MEMS傳感器融合，從軟件著手天地更寬
[導(dǎo)讀]隨著越來越多的 MEMS 傳感器出現(xiàn)在移動(dòng)裝置中，如今 MEMS 設(shè)計(jì)重點(diǎn)已經(jīng)從分離式 MEMS 組件轉(zhuǎn)向 MEMS 傳感器數(shù)據(jù)整合。 美國新成立的公司Sensor Platforms Inc. (SPI)的執(zhí)行副總裁Ian Chen表示，來自于多個(gè)傳感器的原
隨著越來越多的 MEMS 傳感器出現(xiàn)在移動(dòng)裝置中，如今 MEMS 設(shè)計(jì)重點(diǎn)已經(jīng)從分離式 MEMS 組件轉(zhuǎn)向 MEMS 傳感器數(shù)據(jù)整合。
美國新成立的公司Sensor Platforms Inc. (SPI)的執(zhí)行副總裁Ian Chen表示，來自于多個(gè)傳感器的原始數(shù)據(jù)如何“融合”與“詮釋”，將會(huì)顯著影響系統(tǒng)的功耗和應(yīng)用性能。
以此作為公司使命的SPI，日前推出了一套中間件設(shè)計(jì)及軟件算法庫。該公司宣稱，透過使用移動(dòng)裝置中的多個(gè)傳感器數(shù)據(jù)，“能夠詮釋用戶所處的情境架構(gòu)與意圖?！?
目前在智能手機(jī)與平板電腦中常見的 MEMS 傳感器包括加速度計(jì)、磁力計(jì)、陀螺儀與氣壓計(jì)(晴雨表)。
在《EETimes》日前發(fā)表的MEMS產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)庫與報(bào)告中，將多個(gè) MEMS 傳感器組件整合的趨勢稱為“傳感器融合革命的崛起”。該報(bào)告中亦指出，當(dāng)今的 MEMS 組件供貨商和系統(tǒng)設(shè)計(jì)師正面臨一個(gè)懸而未決的問題：誰將主導(dǎo)傳感器的架構(gòu)？包括將在何處進(jìn)行處理，以及主板級(jí)傳感器融合架構(gòu)？
雖然許多公司采用在單一芯片上整合所有傳感器，并為智能化組件封裝各種功能(這其實(shí)也并非易事)的方式，SPI公司卻選擇了另一種途徑：提供一種獨(dú)立于硬件之外，完全以軟件為主的傳感器融合方案。
該公司表示，這種基于程序代碼的單一軟件方案可在跨平臺(tái)使用。它完全能夠執(zhí)行于應(yīng)用處理器、傳感器或整個(gè)系統(tǒng)上。
基于軟件的傳感器融合一個(gè)最顯著的優(yōu)勢就是靈活性(flexibility)。Chen說：“我們的軟件方案可讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)者為每個(gè)傳感器選用不同的供應(yīng)來源。這種供應(yīng)來源的靈活性是至關(guān)重要的，因?yàn)楦鞣N傳感器分別具有不同的價(jià)格與性能點(diǎn)?！?BR>
為移動(dòng)設(shè)備整合進(jìn)更多的傳感器很容易，但如何盡可能地減少隨之而來的功耗卻是個(gè)問題。 但SPI公司的 FreeMotion 軟件庫包含了一套專用算法，能夠“在用戶緩慢移動(dòng)時(shí)，關(guān)閉較耗電的傳感器，如陀螺儀，以其它低功耗傳感器的方式仿真其功能。這將降低傳感器約90%的功耗?！彼a(bǔ)充道。
關(guān)于可靠性的問題，陳說，雖然知之者甚少，但有些智能手機(jī)的電子羅盤校正功能可能相差到90度。也因此，為保證精準(zhǔn)，所有的傳感器都需要經(jīng)常進(jìn)行校準(zhǔn)。而FreeMotion 軟件庫是建立在更可靠的取樣以及持續(xù)不斷進(jìn)行交叉?zhèn)鞲衅餍?zhǔn)的基礎(chǔ)上，從而能為應(yīng)用程序開發(fā)人員與終端用戶提供更可靠的傳感器信息。
總之，只是一味地將更多的 MEMS 傳感器整合進(jìn)系統(tǒng)中，并不足以改善功耗、彈性度、可靠性，以及應(yīng)用的性能等。
Semico Research的首席技術(shù)分析師Tony Massimini說：“系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員如何充分地加以利用所獲得的繁多的數(shù)據(jù)呢？我們目前還可能只是蜻蜓點(diǎn)水而已?！贝送?，他坦言，“事實(shí)上，這個(gè)產(chǎn)業(yè)還處于早期發(fā)展階段。許多甚至對于MEMS不熟悉的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員們需要這一類的軟件開發(fā)工具?！?
不僅是系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員，應(yīng)用程序開發(fā)人員可能也需要這類軟件開發(fā)工具：他們正試著從移動(dòng)設(shè)備的傳感器取得更多動(dòng)作數(shù)據(jù)，并加以利用于目前新開發(fā)的應(yīng)用程序上。Chen表示，SPI正推出 FreeMotion 軟件庫API，所以由其傳感器校準(zhǔn)和傳感器融合所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為應(yīng)用程序開發(fā)人員提供了具有更高準(zhǔn)確性的有力數(shù)據(jù)。而應(yīng)用程序需要與用戶有關(guān)的各種信息及其情境架構(gòu)，而不只是用戶的位置或其動(dòng)作與方向的變化而已。FreeMotion 軟件開發(fā)工具為擴(kuò)展應(yīng)用程序能從傳感器數(shù)據(jù)取得信息的類型提供了重要的基礎(chǔ)。
市場格局
SPI公司的主要競爭對手就是目前正自行開發(fā)傳感器融合軟件的MEMS傳感器組件供貨商。
2012年2月，飛思卡爾半導(dǎo)體(Freescale Semiconductor)為其電子羅盤推出 Xtrinsic 傳感器融合軟件。電子羅盤應(yīng)用結(jié)合了磁力計(jì)提供的航向以及慣性傳感器的校正數(shù)據(jù)，為磁場失真進(jìn)行補(bǔ)償。飛思卡爾為其MEMS傳感器用戶提供免費(fèi)下載的傳感器融合算法。
而意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics；ST)于2011年秋天推出名為 iNEMO 引擎?zhèn)鞲衅魅诤咸准膫鞲衅魅诤纤惴āT表示，其 iNEMO 引擎能結(jié)合其 iNEMO 慣性模塊，共同打造完整且可客制化的硬件/軟件多軸 MEMS 傳感器解決方案，以強(qiáng)化動(dòng)作并準(zhǔn)確辨識(shí)方位。
這些 MEMS 傳感器供貨商使用專有的軟件庫，目的在鎖定客戶使用其產(chǎn)品；相形之下，Chen表示，SPI公司獨(dú)立于硬件之外的傳感器融合軟件在這方面提供了更大的靈活性。
而Massimini認(rèn)為，傳感器融合仍處于早期發(fā)展階段并預(yù)期未來在吸引更多的市場關(guān)注后，將會(huì)帶來更多的創(chuàng)新。盡管目前尚未形成有效的競爭格局，Massimini認(rèn)為Movea公司可能成為SPI的潛在對手。
Massimini說，SPI才剛成立進(jìn)入這一市場之際，Movea公司已經(jīng)為客戶提供解決方案多年了。Movea為移動(dòng)裝置、平板電腦、互動(dòng)電視，以及便攜醫(yī)療電子(eHealth)等市場提供與運(yùn)動(dòng)響應(yīng)相關(guān)的軟件、固件與半導(dǎo)體IP。目前，Movea已經(jīng)開發(fā)出一款可讓開發(fā)人員用Movea IP模塊建置算法的系統(tǒng)，現(xiàn)正與一家CAD供貨商共同合作，期望開發(fā)出一款可用于設(shè)計(jì)ASIC的工具。
美國新成立的公司Sensor Platforms Inc. (SPI)的執(zhí)行副總裁Ian Chen表示，來自于多個(gè)傳感器的原始數(shù)據(jù)如何“融合”與“詮釋”，將會(huì)顯著影響系統(tǒng)的功耗和應(yīng)用性能。
以此作為公司使命的SPI，日前推出了一套中間件設(shè)計(jì)及軟件算法庫。該公司宣稱，透過使用移動(dòng)裝置中的多個(gè)傳感器數(shù)據(jù)，“能夠詮釋用戶所處的情境架構(gòu)與意圖?！?
目前在智能手機(jī)與平板電腦中常見的 MEMS 傳感器包括加速度計(jì)、磁力計(jì)、陀螺儀與氣壓計(jì)(晴雨表)。
在《EETimes》日前發(fā)表的MEMS產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)庫與報(bào)告中，將多個(gè) MEMS 傳感器組件整合的趨勢稱為“傳感器融合革命的崛起”。該報(bào)告中亦指出，當(dāng)今的 MEMS 組件供貨商和系統(tǒng)設(shè)計(jì)師正面臨一個(gè)懸而未決的問題：誰將主導(dǎo)傳感器的架構(gòu)？包括將在何處進(jìn)行處理，以及主板級(jí)傳感器融合架構(gòu)？
雖然許多公司采用在單一芯片上整合所有傳感器，并為智能化組件封裝各種功能(這其實(shí)也并非易事)的方式，SPI公司卻選擇了另一種途徑：提供一種獨(dú)立于硬件之外，完全以軟件為主的傳感器融合方案。
該公司表示，這種基于程序代碼的單一軟件方案可在跨平臺(tái)使用。它完全能夠執(zhí)行于應(yīng)用處理器、傳感器或整個(gè)系統(tǒng)上。
基于軟件的傳感器融合一個(gè)最顯著的優(yōu)勢就是靈活性(flexibility)。Chen說：“我們的軟件方案可讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)者為每個(gè)傳感器選用不同的供應(yīng)來源。這種供應(yīng)來源的靈活性是至關(guān)重要的，因?yàn)楦鞣N傳感器分別具有不同的價(jià)格與性能點(diǎn)?！?BR>
為移動(dòng)設(shè)備整合進(jìn)更多的傳感器很容易，但如何盡可能地減少隨之而來的功耗卻是個(gè)問題。 但SPI公司的 FreeMotion 軟件庫包含了一套專用算法，能夠“在用戶緩慢移動(dòng)時(shí)，關(guān)閉較耗電的傳感器，如陀螺儀，以其它低功耗傳感器的方式仿真其功能。這將降低傳感器約90%的功耗?！彼a(bǔ)充道。
關(guān)于可靠性的問題，陳說，雖然知之者甚少，但有些智能手機(jī)的電子羅盤校正功能可能相差到90度。也因此，為保證精準(zhǔn)，所有的傳感器都需要經(jīng)常進(jìn)行校準(zhǔn)。而FreeMotion 軟件庫是建立在更可靠的取樣以及持續(xù)不斷進(jìn)行交叉?zhèn)鞲衅餍?zhǔn)的基礎(chǔ)上，從而能為應(yīng)用程序開發(fā)人員與終端用戶提供更可靠的傳感器信息。
總之，只是一味地將更多的 MEMS 傳感器整合進(jìn)系統(tǒng)中，并不足以改善功耗、彈性度、可靠性，以及應(yīng)用的性能等。
Semico Research的首席技術(shù)分析師Tony Massimini說：“系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員如何充分地加以利用所獲得的繁多的數(shù)據(jù)呢？我們目前還可能只是蜻蜓點(diǎn)水而已?！贝送?，他坦言，“事實(shí)上，這個(gè)產(chǎn)業(yè)還處于早期發(fā)展階段。許多甚至對于MEMS不熟悉的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員們需要這一類的軟件開發(fā)工具?！?
不僅是系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員，應(yīng)用程序開發(fā)人員可能也需要這類軟件開發(fā)工具：他們正試著從移動(dòng)設(shè)備的傳感器取得更多動(dòng)作數(shù)據(jù)，并加以利用于目前新開發(fā)的應(yīng)用程序上。Chen表示，SPI正推出 FreeMotion 軟件庫API，所以由其傳感器校準(zhǔn)和傳感器融合所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為應(yīng)用程序開發(fā)人員提供了具有更高準(zhǔn)確性的有力數(shù)據(jù)。而應(yīng)用程序需要與用戶有關(guān)的各種信息及其情境架構(gòu)，而不只是用戶的位置或其動(dòng)作與方向的變化而已。FreeMotion 軟件開發(fā)工具為擴(kuò)展應(yīng)用程序能從傳感器數(shù)據(jù)取得信息的類型提供了重要的基礎(chǔ)。
市場格局
SPI公司的主要競爭對手就是目前正自行開發(fā)傳感器融合軟件的MEMS傳感器組件供貨商。
2012年2月，飛思卡爾半導(dǎo)體(Freescale Semiconductor)為其電子羅盤推出 Xtrinsic 傳感器融合軟件。電子羅盤應(yīng)用結(jié)合了磁力計(jì)提供的航向以及慣性傳感器的校正數(shù)據(jù)，為磁場失真進(jìn)行補(bǔ)償。飛思卡爾為其MEMS傳感器用戶提供免費(fèi)下載的傳感器融合算法。
而意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics；ST)于2011年秋天推出名為 iNEMO 引擎?zhèn)鞲衅魅诤咸准膫鞲衅魅诤纤惴āT表示，其 iNEMO 引擎能結(jié)合其 iNEMO 慣性模塊，共同打造完整且可客制化的硬件/軟件多軸 MEMS 傳感器解決方案，以強(qiáng)化動(dòng)作并準(zhǔn)確辨識(shí)方位。
這些 MEMS 傳感器供貨商使用專有的軟件庫，目的在鎖定客戶使用其產(chǎn)品；相形之下，Chen表示，SPI公司獨(dú)立于硬件之外的傳感器融合軟件在這方面提供了更大的靈活性。
而Massimini認(rèn)為，傳感器融合仍處于早期發(fā)展階段并預(yù)期未來在吸引更多的市場關(guān)注后，將會(huì)帶來更多的創(chuàng)新。盡管目前尚未形成有效的競爭格局，Massimini認(rèn)為Movea公司可能成為SPI的潛在對手。
Massimini說，SPI才剛成立進(jìn)入這一市場之際，Movea公司已經(jīng)為客戶提供解決方案多年了。Movea為移動(dòng)裝置、平板電腦、互動(dòng)電視，以及便攜醫(yī)療電子(eHealth)等市場提供與運(yùn)動(dòng)響應(yīng)相關(guān)的軟件、固件與半導(dǎo)體IP。目前，Movea已經(jīng)開發(fā)出一款可讓開發(fā)人員用Movea IP模塊建置算法的系統(tǒng)，現(xiàn)正與一家CAD供貨商共同合作，期望開發(fā)出一款可用于設(shè)計(jì)ASIC的工具。
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