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【传感器大揭密】带你走进可穿戴设备之3轴加速度传感器

时间:2022-04-25 00:04作者:亚搏体育app官网入口2021

本文摘要:就在过去两年中,运动传感技术早已开始遍地开花视频控制器、智能手机、电视遥控器和个人训练设备就在我们给手机照片打上地理标签、玩游戏视频游戏以及通过电视机和有线电视机顶盒展开频道冲浪之时。这些东西告诉我们身处何方、我们的目标是什么、我们向哪里移动上、下、四周和侧面。 使这些沦为有可能的是大量更加小、更加低廉和更加慢的新型传感器。在经过最佳构建后,它们能通过空间和时间准确地追踪我们的运动。

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就在过去两年中,运动传感技术早已开始遍地开花视频控制器、智能手机、电视遥控器和个人训练设备就在我们给手机照片打上地理标签、玩游戏视频游戏以及通过电视机和有线电视机顶盒展开频道冲浪之时。这些东西告诉我们身处何方、我们的目标是什么、我们向哪里移动上、下、四周和侧面。

使这些沦为有可能的是大量更加小、更加低廉和更加慢的新型传感器。在经过最佳构建后,它们能通过空间和时间准确地追踪我们的运动。这些传感器套件(加速度计、陀螺仪和磁力传感器)在追踪运动方面具备令人吃惊的能力,尤其是与如今无所不在的GPS融合在一起之后。

  但这些微型传感器的潜力未有被充份考古,这里两个非常简单的原因。首先,萃取出有它们的数据并将这些数据统合成准确可信的指向和追踪信息是一种比大多数人想象的极具挑战性的算法操作者,常常必须花费大量人力时间。其次,在硬件和应用于工程师之间有一个广泛(但错误)的假设,即大多数传感器获取相近的性能水平,因此一般来说来自传感器的数据无法符合他们的应用于市场需求。

  一般构建入消费产品的运动检测传感器还包括3轴陀螺仪、3轴加速度计和3轴地磁传感器。在运动追踪和意味著方向方面每种传感器都有自己固有的强项和弱点。最近,传感器融合正在转入广大消费产品,沦为一种解决单种传感器弱点的有效地方法。

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传感器融合是一种简单的软件,它将来自各种传感器的输出人组在一起,产生一个更为准确的运动检测结果。这种软件一般来说包括简单的算法,如果准确构建的话可以综合考虑到几百个变量。  3轴加速度传感器  加速度计通过测量等价直线轴向的弹簧上的力来检测直线加速度和重力矢量。

加速度计是第一种经常出现在大批量应用于中的MEMS传感器,可以用来构建汽车中的气囊部署、照相机中的图像防抖和笔记本中的自由落体检测等功能。任天堂的Wii游戏机是第一种引进加速度计作为用户输出设备的主要消费产品,可以获取手势辨识、基本的运动追踪和控制器定位等功能。现在基于许多理由,加速度计早已在智能手机和平板电脑中十分普及,还包括检测设备朝向、将屏幕从竖屏调整到斜屏然后再行调整回去等功能。

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  加速度计在运动追踪方面有两个主要的缺点,即:  加速度计无法创建意味著或比较的航向。当加装在一个相同的设备中时,3轴加速度计可以测量单个加速度轴上的加速度。如图1右图,当正处于相同状态时,可以根据横向重力加速度矢量计算出来出有滑动和弯曲角度。然而,航向是环绕Z轴获得的,无法从重力矢量计算出来出有航向。

因此,加速度计无法获取航向。图1:重力矢量和环绕轴的航向、弯曲和滑动。  加速度计对运动过于过脆弱,不易造成手的晃动。

在短时间内这是十分令人恼火的,因为它意味著光标或屏幕图形的目标也不会晃动。几分钟以上的晃动将造成显著的积累方向或方位误差,尤其是当加速度计的噪声与晃动在完全相同数量级时。

目前普遍用于的低成本消费级加速度计的噪声要比价格更高、体积更大、功耗更高的工业级加速度计小得多,如图2右图。


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