在隧道或高密度環境下,使用手機來導航會出現卡頓。要實現更流暢的導航,以及精準的定位,Mems傳感器大有可用之處,受限于手機的體積,Mems傳感器如何發揮自己的優勢。同時,在Mems傳感器和其他定位技術相融合作用下,將可實現更好的室內定位體驗。
一、手機內置運動、氣壓傳感器已經普及 兼顧精度、體積、系統優化
“目前手機導航主要還是依賴GPS和WIFI,而在隧道或高密度環境下,這些信號強度弱,或是直接丟星,無法進行導航。此時,實際是可以依靠手機里的MEMS傳感單元的。” 眾所周知,目前智能機里都集成了眾多MEMS傳感器,比如加速度計、陀螺儀、磁力計、氣壓計等。
在沒有GPS信號的情況下,可以依靠陀螺儀來判斷方向的變化,可以利用加速度計來判斷速度和位移的變化。但手機里面所用的加速度計和陀螺儀都是消費級產品,無論是瞬時精度、積分精度還是長期穩定性都較差,這是受器件的功耗、體積和封裝的限制。
一般體積和功耗越小,器件的精度會越差,這是設計上的權衡。說到封裝,一般手機里用的都是塑料封裝,這是受成本的限制,塑料封裝對外部環境敏感,比如溫濕度以及壓力的影響。
除此之外,與地圖匹配運行會是非常重要的,如果軟件做的好,運行軌跡與地圖完全匹配的時候,會對MEMS傳感器的要求降低。這是因為在汽車轉彎的時候,不太可能每隔幾度就有一個彎道,而且這些彎道都在同一點,大部分情況下,一個轉彎點上只有2-4個彎道,這時角度再出現些許偏差,就沒有那么的嚴重。
二、MEMS傳感器與其他定位技術融合
由于半導體電子技術本身的特點,單獨利用MEMS傳感器進行室內定位的挑戰是會出現絕對位置確定及誤差等問題。GPS也有信號干擾、信號不能完全覆蓋等弱點,多技術的融合是必然趨勢。但好的一方面是,當前的智能手機中GPS、WIFI、藍牙的配置也很普及。如何把這些現有的資源整合成一個解決方案是目前業界努力的方向。
室內定位解決方案目前分兩個層面,即:同一樓層內的位置定位與多層建筑內的樓層及高度識別。室內定位及相關技術可以用于在沒有GPS信號或者GPS信號不夠好的情況下,大型商業建筑內的室內導航、大型高層樓宇內救援定位、及GPS信號不好的車庫及隧道內的慣性導航等,以及基于上述場景的相關服務。
目前嘗試進行室內定位的解決方案有多種,由于內置9軸運動傳感器及大氣壓力高度計的智能手機已經非常普及,基于手機內的運動及高度傳感器進行部署的室內定位方案從經濟性和可行性方面更好。
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為了達到良好的用戶體驗,室內定位系統對MEMS傳感器本身的性能、多MEMS傳感器的融合算法、MEMS傳感器與GPS及其他解決方案的配合與集成都非常重要。除此之外,室內定位還要考慮的一個重要方面是整機系統的功耗問題。
MEMS傳感器的優勢
在需要室內導航定位時,不需要預設參考點,隨時可用。且其體積小、重量輕、功耗低、耐沖擊、魯棒性好、啟動時間快、且價格適中。
MEMS傳感器的劣勢
各種MEMS傳感器的使用都有一定的局限性,比如加速度在算速度和位移時會有積分誤差,無法區分重力分量的變化和實際加速度的變化;陀螺儀在算角度變化時也會有積分誤差;磁力計會受磁場干擾,比如建筑里的鋼筋;氣壓計在火場等情況下,會對高度產生誤判等。
未來,多種技術融合會是大勢所趨,而且很有可能利用SIP的技術,將多種技術融合到一顆器件里面,這樣來幫助室內導航應用實現小型化、便攜化和低成本化。
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