MEMS传感器融合，从软件着手天地更宽
时间：2012-03-29 09:22:34
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[导读]随着越来越多的 MEMS 传感器出现在移动装置中，如今 MEMS 设计重点已经从分离式 MEMS 组件转向 MEMS 传感器数据整合。 美国新成立的公司Sensor Platforms Inc. (SPI)的执行副总裁Ian Chen表示，来自于多个传感器的原
随着越来越多的 MEMS 传感器出现在移动装置中，如今 MEMS 设计重点已经从分离式 MEMS 组件转向 MEMS 传感器数据整合。
美国新成立的公司Sensor Platforms Inc. (SPI)的执行副总裁Ian Chen表示，来自于多个传感器的原始数据如何“融合”与“诠释”，将会显著影响系统的功耗和应用性能。
以此作为公司使命的SPI，日前推出了一套中间件设计及软件算法库。该公司宣称，透过使用移动装置中的多个传感器数据，“能够诠释用户所处的情境架构与意图。”
目前在智能手机与平板电脑中常见的 MEMS 传感器包括加速度计、磁力计、陀螺仪与气压计(晴雨表)。
在《EETimes》日前发表的MEMS产业数据库与报告中，将多个 MEMS 传感器组件整合的趋势称为“传感器融合革命的崛起”。该报告中亦指出，当今的 MEMS 组件供货商和系统设计师正面临一个悬而未决的问题：谁将主导传感器的架构？包括将在何处进行处理，以及主板级传感器融合架构？
虽然许多公司采用在单一芯片上整合所有传感器，并为智能化组件封装各种功能(这其实也并非易事)的方式，SPI公司却选择了另一种途径：提供一种独立于硬件之外，完全以软件为主的传感器融合方案。
该公司表示，这种基于程序代码的单一软件方案可在跨平台使用。它完全能够执行于应用处理器、传感器或整个系统上。
基于软件的传感器融合一个最显著的优势就是灵活性(flexibility)。Chen说：“我们的软件方案可让系统设计者为每个传感器选用不同的供应来源。这种供应来源的灵活性是至关重要的，因为各种传感器分别具有不同的价格与性能点。”
为移动设备整合进更多的传感器很容易，但如何尽可能地减少随之而来的功耗却是个问题。 但SPI公司的 FreeMotion 软件库包含了一套专用算法，能够“在用户缓慢移动时，关闭较耗电的传感器，如陀螺仪，以其它低功耗传感器的方式仿真其功能。这将降低传感器约90%的功耗。”他补充道。
关于可靠性的问题，陈说，虽然知之者甚少，但有些智能手机的电子罗盘校正功能可能相差到90度。也因此，为保证精准，所有的传感器都需要经常进行校准。而FreeMotion 软件库是建立在更可靠的取样以及持续不断进行交叉传感器校准的基础上，从而能为应用程序开发人员与终端用户提供更可靠的传感器信息。
总之，只是一味地将更多的 MEMS 传感器整合进系统中，并不足以改善功耗、弹性度、可靠性，以及应用的性能等。
Semico Research的首席技术分析师Tony Massimini说：“系统设计人员如何充分地加以利用所获得的繁多的数据呢？我们目前还可能只是蜻蜓点水而已。”此外，他坦言，“事实上，这个产业还处于早期发展阶段。许多甚至对于MEMS不熟悉的系统设计人员们需要这一类的软件开发工具。”
不仅是系统设计人员，应用程序开发人员可能也需要这类软件开发工具：他们正试着从移动设备的传感器取得更多动作数据，并加以利用于目前新开发的应用程序上。Chen表示，SPI正推出 FreeMotion 软件库API，所以由其传感器校准和传感器融合所产生的数据为应用程序开发人员提供了具有更高准确性的有力数据。而应用程序需要与用户有关的各种信息及其情境架构，而不只是用户的位置或其动作与方向的变化而已。FreeMotion 软件开发工具为扩展应用程序能从传感器数据取得信息的类型提供了重要的基础。
市场格局
SPI公司的主要竞争对手就是目前正自行开发传感器融合软件的MEMS传感器组件供货商。
2012年2月，飞思卡尔半导体(Freescale Semiconductor)为其电子罗盘推出 Xtrinsic 传感器融合软件。电子罗盘应用结合了磁力计提供的航向以及惯性传感器的校正数据，为磁场失真进行补偿。飞思卡尔为其MEMS传感器用户提供免费下载的传感器融合算法。
而意法半导体(STMicroelectronics；ST)于2011年秋天推出名为 iNEMO 引擎传感器融合套件的传感器融合算法。ST表示，其 iNEMO 引擎能结合其 iNEMO 惯性模块，共同打造完整且可客制化的硬件/软件多轴 MEMS 传感器解决方案，以强化动作并准确辨识方位。
这些 MEMS 传感器供货商使用专有的软件库，目的在锁定客户使用其产品；相形之下，Chen表示，SPI公司独立于硬件之外的传感器融合软件在这方面提供了更大的灵活性。
而Massimini认为，传感器融合仍处于早期发展阶段并预期未来在吸引更多的市场关注后，将会带来更多的创新。尽管目前尚未形成有效的竞争格局，Massimini认为Movea公司可能成为SPI的潜在对手。
Massimini说，SPI才刚成立进入这一市场之际，Movea公司已经为客户提供解决方案多年了。Movea为移动装置、平板电脑、互动电视，以及便携医疗电子(eHealth)等市场提供与运动响应相关的软件、固件与半导体IP。目前，Movea已经开发出一款可让开发人员用Movea IP模块建置算法的系统，现正与一家CAD供货商共同合作，期望开发出一款可用于设计ASIC的工具。
美国新成立的公司Sensor Platforms Inc. (SPI)的执行副总裁Ian Chen表示，来自于多个传感器的原始数据如何“融合”与“诠释”，将会显著影响系统的功耗和应用性能。
以此作为公司使命的SPI，日前推出了一套中间件设计及软件算法库。该公司宣称，透过使用移动装置中的多个传感器数据，“能够诠释用户所处的情境架构与意图。”
目前在智能手机与平板电脑中常见的 MEMS 传感器包括加速度计、磁力计、陀螺仪与气压计(晴雨表)。
在《EETimes》日前发表的MEMS产业数据库与报告中，将多个 MEMS 传感器组件整合的趋势称为“传感器融合革命的崛起”。该报告中亦指出，当今的 MEMS 组件供货商和系统设计师正面临一个悬而未决的问题：谁将主导传感器的架构？包括将在何处进行处理，以及主板级传感器融合架构？
虽然许多公司采用在单一芯片上整合所有传感器，并为智能化组件封装各种功能(这其实也并非易事)的方式，SPI公司却选择了另一种途径：提供一种独立于硬件之外，完全以软件为主的传感器融合方案。
该公司表示，这种基于程序代码的单一软件方案可在跨平台使用。它完全能够执行于应用处理器、传感器或整个系统上。
基于软件的传感器融合一个最显著的优势就是灵活性(flexibility)。Chen说：“我们的软件方案可让系统设计者为每个传感器选用不同的供应来源。这种供应来源的灵活性是至关重要的，因为各种传感器分别具有不同的价格与性能点。”
为移动设备整合进更多的传感器很容易，但如何尽可能地减少随之而来的功耗却是个问题。 但SPI公司的 FreeMotion 软件库包含了一套专用算法，能够“在用户缓慢移动时，关闭较耗电的传感器，如陀螺仪，以其它低功耗传感器的方式仿真其功能。这将降低传感器约90%的功耗。”他补充道。
关于可靠性的问题，陈说，虽然知之者甚少，但有些智能手机的电子罗盘校正功能可能相差到90度。也因此，为保证精准，所有的传感器都需要经常进行校准。而FreeMotion 软件库是建立在更可靠的取样以及持续不断进行交叉传感器校准的基础上，从而能为应用程序开发人员与终端用户提供更可靠的传感器信息。
总之，只是一味地将更多的 MEMS 传感器整合进系统中，并不足以改善功耗、弹性度、可靠性，以及应用的性能等。
Semico Research的首席技术分析师Tony Massimini说：“系统设计人员如何充分地加以利用所获得的繁多的数据呢？我们目前还可能只是蜻蜓点水而已。”此外，他坦言，“事实上，这个产业还处于早期发展阶段。许多甚至对于MEMS不熟悉的系统设计人员们需要这一类的软件开发工具。”
不仅是系统设计人员，应用程序开发人员可能也需要这类软件开发工具：他们正试着从移动设备的传感器取得更多动作数据，并加以利用于目前新开发的应用程序上。Chen表示，SPI正推出 FreeMotion 软件库API，所以由其传感器校准和传感器融合所产生的数据为应用程序开发人员提供了具有更高准确性的有力数据。而应用程序需要与用户有关的各种信息及其情境架构，而不只是用户的位置或其动作与方向的变化而已。FreeMotion 软件开发工具为扩展应用程序能从传感器数据取得信息的类型提供了重要的基础。
市场格局
SPI公司的主要竞争对手就是目前正自行开发传感器融合软件的MEMS传感器组件供货商。
2012年2月，飞思卡尔半导体(Freescale Semiconductor)为其电子罗盘推出 Xtrinsic 传感器融合软件。电子罗盘应用结合了磁力计提供的航向以及惯性传感器的校正数据，为磁场失真进行补偿。飞思卡尔为其MEMS传感器用户提供免费下载的传感器融合算法。
而意法半导体(STMicroelectronics；ST)于2011年秋天推出名为 iNEMO 引擎传感器融合套件的传感器融合算法。ST表示，其 iNEMO 引擎能结合其 iNEMO 惯性模块，共同打造完整且可客制化的硬件/软件多轴 MEMS 传感器解决方案，以强化动作并准确辨识方位。
这些 MEMS 传感器供货商使用专有的软件库，目的在锁定客户使用其产品；相形之下，Chen表示，SPI公司独立于硬件之外的传感器融合软件在这方面提供了更大的灵活性。
而Massimini认为，传感器融合仍处于早期发展阶段并预期未来在吸引更多的市场关注后，将会带来更多的创新。尽管目前尚未形成有效的竞争格局，Massimini认为Movea公司可能成为SPI的潜在对手。
Massimini说，SPI才刚成立进入这一市场之际，Movea公司已经为客户提供解决方案多年了。Movea为移动装置、平板电脑、互动电视，以及便携医疗电子(eHealth)等市场提供与运动响应相关的软件、固件与半导体IP。目前，Movea已经开发出一款可让开发人员用Movea IP模块建置算法的系统，现正与一家CAD供货商共同合作，期望开发出一款可用于设计ASIC的工具。
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