傳感器融合--為了提高應用或系統(tǒng)的性能，將來自多個傳感器的數(shù)據(jù)進行智能組合，為MEMS產(chǎn)業(yè)帶來了蓬勃的發(fā)展機會。由于潛力誘人，其帶來的益處包括有能力滿足異構嵌入式系統(tǒng)中功耗、性能、成本要求（包括手機和平板電腦），因此傳感器融合正在迅速走向商業(yè)化。

我們調(diào)查了幾個MEMS產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(MIG)成員企業(yè)各自的傳感器融合方法，提供一個行業(yè)解決方案的大概情況。意法半導體的MEMS產(chǎn)品市場經(jīng)理Jay Esfandyari說：“ST的傳感器融合使用了一系列數(shù)字濾波算法來彌補分立傳感器在輸出動態(tài)信息精度上的不足，如可以用于定位服務 ”。雖然“傳感器融合”在技術詞典中有描述，但是“多傳感器數(shù)據(jù)融合”才更準確地描述了這一功能。

Movea（已被InvenSense收購）全球營銷經(jīng)理Dave Rothenberg，已經(jīng)加入意法半導體數(shù)據(jù)融合“陣營”。他解釋說,“在芯片上普遍需要越來越多額外的傳感器，我們同時看到了支持新的數(shù)據(jù)資源的需求。傳感器數(shù)據(jù)融合不僅來自傳感器，而且還來自如地圖數(shù)據(jù)和生物力學數(shù)據(jù)?！?/p>

飛思卡爾半導體系統(tǒng)工程師Mike Stanley說過，如果實現(xiàn)傳感器融合，整體一定大于各個部分的總和。他指出，“傳感器融合讓設計師權衡各種傳感器的優(yōu)點和缺點以達到更優(yōu)化”“利用傳感器之間已知數(shù)據(jù)的冗余和利用系統(tǒng)傳遞函數(shù)、動力學、運動學的知識，傳感器融合提高了計算結(jié)果的總體質(zhì)量和噪聲水平。

Kionix 的市場總監(jiān)Ed Brachocki指出傳感器融合的技術推動因素是“移動操作系統(tǒng)如微軟的WIN8和谷歌的安卓增加了多使用多傳感器應用的支持?！彼f到“它們推動了靈活、可擴展軟件方案的需求，這些方案可以實現(xiàn)資源的智能管理?！?/p>

作為MEMS聯(lián)盟生態(tài)系統(tǒng)成員，這些MIG成員在解釋傳感器或數(shù)據(jù)融合“是什么？”和“為什么？”上彼此分享了大量共同的理念。但是對于“怎么做？”時，卻顯得各有絕活。

融合庫軟件

Bosch Sensortec的電子羅盤傳感器融合庫支持3軸的地磁傳感器和3軸加速計。實現(xiàn)了6軸自由度（DOF），這個軟件可以支持傾斜補償、加速電子羅盤、校正兩極磁性偏移和加速計數(shù)據(jù)輸出。

在2012年的國際消費電子展上，Bosch Sensortec 將6軸的解決方案擴展到完整的9軸傳感器融合庫，通過增加3軸陀螺儀支持。傳感器融合軟件給廠商為導航和運動控制提供了一個完整的即插即用系統(tǒng)解決方案。

Bosch Sensortec 給消費者提供了適應不同風格的安卓、Windows Phone以及其他操作系統(tǒng)架構的帶傳感器融合解決方案的軟件庫版本。

傳感器融合能帶來事半功倍的效果，根據(jù)Bosch Sensortec全球市場總監(jiān)Leopold Beer所說：“智能傳感器融合軟件不僅增加了原始傳感器數(shù)據(jù)到一個系統(tǒng)，而且它通過先進的算法增強了輸出結(jié)果。這把設計工程師將多個傳感器集成到一個應用的重壓下解放出來，從而加快了從設計到出貨的周期?！?/p>

代碼融合

針對它的磁性羅盤，飛思卡爾提供了先進的6軸（加速器和磁強計）融合代碼。公司包括硬件/軟件鐵磁補償解決方案，自動糾正多種形式的磁場畸變引起的錯誤。他們還提供了一個簡單測量代碼，它可以直接在他們的MMA955xL 智能運動傳感平臺運行。

如果使用專門的飛思卡爾的Xtrinsic傳感器，飛思卡爾的基本電子羅盤（被稱為Ecompass）的傳感器融合軟件可以直接以源代碼提供了。簡單測量法和先進的磁強計補償程序只針對飛思卡爾產(chǎn)品。飛思卡爾正在利用陀螺補償磁強計和加速器讀數(shù)來開發(fā)一個9軸的解決方案。2012年，該公司在Android / Windows的堆棧面向更高水平提供信息進行定位服務，增強現(xiàn)實技術和其他先進的應用程序。（請看圖1）

圖1 飛思卡爾的Xtrinsic傳感器融合算法允許設計師延伸智能手機、平板和其他智能設備的體驗，它需要多傳感技術和移動智能傳感系統(tǒng)。

可擴展式融合

在2012年國際消費電子展上，Kionix正式推出了它的融合解決方案，完全可擴展，新的融合軟件可用于加速計和磁力計(AM)、加速計和陀螺儀(AG)、加速計、磁力計和陀螺儀(AMG)組合。Kionix軟件瞄準的目標是智能手機、平板電腦和其他移動設備，支持實時的、帶浮點 32位的手機操作系統(tǒng)包括Android和iCore Windows 8。

新軟件可以兼容Kionix傳感器。它還針對手勢識別,活動監(jiān)視或其他可取的功能提供第三方傳感器以及第三方或定制開發(fā)軟件。

融合套件

來自意法半導體的 iNEMO 引擎?zhèn)鞲衅魈准腔诳柭鼮V波理論，并且使用了一系列自適應預測和濾波算法，這使得來自多個傳感器（包括加速度計、陀螺儀(圖2)指南針和壓力傳感器）的復雜信息變得有意義了。

軟件自動糾正傳感器之間的測量失真、誤差和干擾，提高動作感應的實用性。意法半導體的iNEMO 引擎?zhèn)鞲衅魅诤咸准╥NEMO 引擎精簡版（一個免費的運動檢測系統(tǒng)評估的軟件庫）和iNEMO 引擎專業(yè)版（一個針對多個傳感器輸出處理的帶數(shù)據(jù)融合算法的編譯好的軟件庫），可定制不同的操作系統(tǒng)和硬件平臺。iNEMO（使用意法半導體或者第三方的傳感器）是一個物有所值的引擎。

深度融合

運動處理軟件專家Movea的目標也是讓傳感器更容易使用。通過與合作伙伴緊密配合，希望能將其軟件作為固件放在內(nèi)存中，或者甚至是用硬件實現(xiàn)算法。同時，Movea提供工作來幫助開發(fā)者編寫自己的應用軟件。

更多傳感器處理能力的需求促使傳感器中樞（SensorHub）的出現(xiàn)，Movea為傳感器中樞提供固件，不同應用固件不同：消費電子嵌入手勢控制固件、體育運動嵌入運動軌跡跟蹤固件。Movea現(xiàn)在與Freescale合作，將運動處理軟件以固件形式植入Freescale的基于微處理器的傳感器中樞。這兩家公司計劃共同推出應用方案開發(fā)板，包含處理器、傳感器和軟件，可以實現(xiàn)運動監(jiān)測、導航和增強現(xiàn)實，目標客戶為手機制造商。

在傳感器供應生態(tài)系統(tǒng)中，Movea 具有特殊的地位。Rothenberg 解釋說，該公司和所有的主流傳感器供應商有著橫跨多個產(chǎn)品領域的合作關系。它提供了深入傳感器內(nèi)部的軟件解決方案。通過“化學運動”確定了人類運動的基本要素。這些“原子”元素，可以組合起來建立一個更豐富的，更復雜的，具有終端用戶運動特性的分子。然后我們開發(fā)一個靈活的“化學”框架與工具，使我們和我們的客戶在幾天內(nèi)快速獲取新的高大上功能。

當被問及傳感器融合將如何發(fā)展時Rothenberg預測移動設備將發(fā)展成為插滿不同的傳感器的“傳感器Hub”他補充說Movea除了加速計、磁力儀、陀螺儀還在攻克壓力和聲音傳感器。

（編者注：2014年7月12日，智能傳感器解決方案公司InvenSense（NYSE: INVN）宣布將收購全球領先的運動數(shù)據(jù)融合公司Movea。InvenSense旨在通過此次收購在運動傳感器和聯(lián)網(wǎng)式（GPS/WIFI）運動數(shù)據(jù)追蹤技術方面得以提升，此項收購的規(guī)模為8100萬美元，其中現(xiàn)金部分為7500萬美元）

美好的開始

隨著MEMS運動傳感器硬件和軟件的供應，給傳感器/數(shù)據(jù)融合帶來了井噴式的市場。OEM廠商能更輕松地在終端用戶應用程序中更好地增強動作感應功能。無論如何，最后受益的都是消費者，因為手機/平板電腦/電子閱讀器/游戲控制器在不久的將來會一定牢牢吸引他們，在這個美好的道路上，我們的夢想才剛剛啟航。