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應用先進的傳感器和算法進行低成本運動跟蹤

2513670 2022-11-28 | pdf | 264.55KB | 次下載 | 免費

資料介紹

高性能運動跟蹤技術已經從深奧的軍事、航空電子、海洋和工業應用遷移到范圍不斷擴大的消費應用中。盡管如此，將高性能運動跟蹤引入消費市場通常會迫使設計人員協調相互沖突的目標，尤其是在成本、功耗和計算資源方面。高性能運動跟蹤技術已經從深奧的軍事、航空電子、海洋和工業應用遷移到范圍不斷擴大的消費應用中。盡管如此，將高性能運動跟蹤引入消費市場通常會迫使設計人員協調相互沖突的目標，尤其是在成本、功耗和計算資源方面。然而，由于 MEMS 設計和制造工藝的進步，新一代慣性測量單元 (IMU) 正在幫助設計人員提供更高水平的性能，同時減少妥協。然而，由于 MEMS 設計和制造工藝的進步，新一代慣性測量單元 (IMU) 正在幫助設計人員提供更高水平的性能，同時減少妥協。在介紹新的 6 軸 IMU 之前，本文將概述設計問題和權衡，該 IMU 有望從主機處理器卸載計算密集型操作。它還將討論新的計算分區策略，這些策略可幫助設計人員以顯著降低的系統功率水平實現更高水平的運動跟蹤精度。最后，將討論新的最優估計算法和開發套件，使開發人員能夠構建更高效的傳感器融合解決方案。在介紹新的 6 軸 IMU 之前，本文將概述設計問題和權衡，該 IMU 有望從主機處理器卸載計算密集型操作。它還將討論新的計算分區策略，這些策略可幫助設計人員以顯著降低的系統功率水平實現更高水平的運動跟蹤精度。最后，將討論新的最優估計算法和開發套件，使開發人員能夠構建更高效的傳感器融合解決方案。傳感器性能權衡傳感器性能權衡通常，消費類設備必須針對低成本進行優化。傳統上，使用 MEMS 運動感測的消費類系統的設計人員選擇在對數據執行進一步處理之前，將加速度計和陀螺儀樣本從 IMU 流式傳輸到應用處理器 (AP) 或傳感器集線器控制器。通常，消費類設備必須針對低成本進行優化。傳統上，使用 MEMS 運動感測的消費類系統的設計人員選擇在對數據執行進一步處理之前，將加速度計和陀螺儀樣本從 IMU 流式傳輸到應用處理器 (AP) 或傳感器集線器控制器。然而，精確運動跟蹤需要大量計算資源才能與當前可用的 6 軸和 9 軸 IMU 執行傳感器融合。在這些應用中，設計人員必須支持至少數百赫茲或更高的采樣率。設計人員一直在努力以低成本提供高水平的性能，同時又不使系統處理器過載和破壞用戶體驗。然而，精確運動跟蹤需要大量計算資源才能與當前可用的 6 軸和 9 軸 IMU 執行傳感器融合。在這些應用中，設計人員必須支持至少數百赫茲或更高的采樣率。設計人員一直在努力以低成本提供高水平的性能，同時又不使系統處理器過載和破壞用戶體驗。設計人員面臨的另外兩個問題是上市時間和最小化功耗。鑒于所有傳感器都會隨時間漂移，校準是開發高度準確和一致的運動跟蹤子系統的關鍵。編寫自動校準算法是一種選擇，但它所花費的時間通常與消費市場中常見的較短的上市時間窗口相沖突。隨著高性能跟蹤逐漸進入便攜式和無線系統，系統功耗的限制提供了額外的障礙。開發人員努力提供高精度運動跟蹤所需的大量計算資源，同時優化電池壽命。設計人員面臨的另外兩個問題是上市時間和最小化功耗。鑒于所有傳感器都會隨時間漂移，校準是開發高度準確和一致的運動跟蹤子系統的關鍵。編寫自動校準算法是一種選擇，但它所花費的時間通常與消費市場中常見的較短的上市時間窗口相沖突。隨著高性能跟蹤逐漸進入便攜式和無線系統，系統功耗的限制提供了額外的障礙。開發人員努力提供高精度運動跟蹤所需的大量計算資源，同時優化電池壽命。最近的一些技術進步有望使開發人員的工作更加輕松。新的 6 軸 IMU 現在配備了先進的矢量數字信號處理 (DSP) 協處理器，有望從主機處理器卸載計算密集型操作。與此同時，新的計算分區策略正在幫助設計人員以顯著降低的系統功率水平實現更高水平的運動跟蹤精度。最后，基于擴展卡爾曼濾波器理論的新最優估計算法現在允許開發人員構建更高效的傳感器融合解決方案。最近的一些技術進步有望使開發人員的工作更加輕松。新的 6 軸 IMU 現在配備了先進的矢量數字信號處理 (DSP) 協處理器，有望從主機處理器卸載計算密集型操作。與此同時，新的計算分區策略正在幫助設計人員以顯著降低的系統功率水平實現更高水平的運動跟蹤精度。最后，基于擴展卡爾曼濾波器理論的新最優估計算法現在允許開發人員構建更高效的傳感器融合解決方案。智能IMU