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先进移动设备用MEMS传感器

2012年02月14日 ?? 收藏0
MEMS传感器包括加速度计(ACC)、陀螺仪(GYRO)、磁力计(MAG)、压力传感器(PS)和话筒(MIC)。因为低成本,小尺寸,低功耗,高性能,MEMS传感器近几年来被集成到便携设备内。

快速的CPU、多任务处理的操作系统、高灵敏度GPS接收器、3G/4G无线通信芯片组、高分辨率数字摄像头、触摸屏LCD显示屏和大容量存储器是智能手机的共同特性。MEMS传感器的用途不再局限于当前的应用领域,例如,屏幕旋转、省电、运动检测、数字罗盘和3D游戏。目前导航厂商正在开发更先进的MEMS传感器应用,例如,增强实境(AR)、定位服务(LBS)、行人航位推算系统(PDR)。

本文将论述MEMS传感器在先进移动应用中的作用,例如,移动增强实境MAR)、定位服务(LBS)和利用航位推算法确定方位的MEMS传感器与GPS接收器整合解决方案。

1.增强实境

增强实境(AR)不是一个新话题。根据定义,增强实境是在一个实时显示的真实环境上叠加图形、声音和其它感知强化技术并使其具有互动性和可操纵性的功能或用户界面。在一个真实环境内融合3D虚拟信息有助于提高用户对虚拟目标周围环境的真实感。

最近增强实境技术出现了几个成功的应用案例。例如,汽车安全设备把路况和汽车周围情况的信息投射到前档风玻璃上,让驾驶员对汽车所在位置有一个全面了解。另一个应用示例是把智能手机对准一个方位已知的目标,例如饭店或超市,手机就会显示所指目标的信息。此外,如果你身处一个陌生的大城市,这个功能还能帮助你找到最近的地铁站,只要把手机旋转360度,即可锁定地铁路线,沿所指方向到达目的地。

社交网络在现代人的生活中扮演着重要作用。当一个人接近一个购物中心时,他可以用手机指向购物中心。然后,他的朋友将会收到经过数字处理技术强化的他所在位置和周边环境的虚拟信息。反之亦然,他也会收到他朋友的方位和周边信息。因此,增强实境是一种改变人们对真实世界的感觉的新方式。

由于智能手机市场高速增长,移动设备开始兴起增强实境应用。图1所示是在智能手机内实现移动增强实境所需的关键组件。

图1:智能手机的移动增强实境系统结构
图1:智能手机的移动增强实境系统结构

·数字摄像头:用于传送真实世界环境的信息流,并在液晶触摸屏上显示捕获的视频。目前新款智能手机上已配备500万像素或更高分辨率的成像传感器。

·CPU、手机操作系统、用户界面和软件开发工具:这些是智能手机的核心组件。现在新的智能手机配备1GHz以上的双核CPU、512MBRAM内存和32GB存储器。在应用开发过程中,用户界面和软件开发工具(SDK)让开发人员轻松地调用应用程序接口,访问图形、无线通信功能、数据库和MEMS传感器原始数据,无需知道这些代码背后的详细原理。

·高灵敏度GPS接收器或A-GPS或DGPS:当捕获到有效的卫星信号时,这些模块用于确定用户当前的经纬度位置。多年来人们一直在研究提高GPS接收机在室内和高楼林立的地区的接收灵敏度和定位精度,因为在这类地区卫星信号变弱,并发生多信道干扰错误。

·无线数据传输接口,包括GSM/GPRS、WiFi、蓝牙和RFID:无线数据接口的主要目的是接入互联网,检索当前位置目标的在线数据库,在等待GPS定位或没有GPS信号时提供简要的定位信息。如果建筑物内预装了发射器,其它的近距离无线连接如WLAN、蓝牙和RFID也可以提供精度适当的室内定位信息。

·本机或在线数据库:用于把增强的虚拟目标信息叠加到真实世界视频上。当目标与当前方位吻合时,系统将能从本机数据库或在线数据库检索目标的信息。然后用户可以点击触摸屏上的超级链接或图标,接收更加详细的方位信息。

·内置数字地图的液晶触摸屏:提供高分辨率的用户界面,显示含有虚拟目标信息的真实世界的视频。有了数字地图,用户可以知道当前位置所在街道名称,无需配戴任何特殊的3D眼镜。

·MEMS传感器(加速度计、磁力计、陀螺仪和压力传感器):这些传感器是自导式组件,随时随地工作。因为低成本、小尺寸、轻量、低功耗、高性能,它们成为行人航位推算应用的首选半导体产品。这些传感器与GPS接收器集成在一起可以在室内外获得方位信息。下面的内容将探讨这些传感器在提高室内导航精度中所扮演的重要角色。

随时随地获取精确且可靠的方位信息,使虚拟目标与真实世界的环境保持一致,是移动增强实境应用面临的主要挑战。


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移动增强实境? MAR? 定位服务? LBS?

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