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應(yīng)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(shù)已經(jīng)從深奧的軍事、航空電子、海洋和工業(yè)應(yīng)用遷移到范圍不斷擴大的消費應(yīng)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(shè)計人員協(xié)調(diào)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(shù)已經(jīng)從深奧的軍事、航空電子、海洋和工業(yè)應(yīng)用遷移到范圍不斷擴大的消費應(yīng)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(shè)計人員協(xié)調(diào)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(shè)計和制造工藝的進步，新一代慣性測量單元 (IMU) 正在幫助設(shè)計人員提供更高水平的性能，同時減少妥協(xié)。然而，由于 MEMS 設(shè)計和制造工藝的進步，新一代慣性測量單元 (IMU) 正在幫助設(shè)計人員提供更高水平的性能，同時減少妥協(xié)。在介紹新的 6 軸 IMU 之前，本文將概述設(shè)計問題和權(quán)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(qū)策略，這些策略可幫助設(shè)計人員以顯著降低的系統(tǒng)功率水平實現(xiàn)更高水平的運動跟蹤精度。最后，將討論新的最優(yōu)估計算法和開發(fā)套件，使開發(fā)人員能夠構(gòu)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(shè)計問題和權(quán)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(qū)策略，這些策略可幫助設(shè)計人員以顯著降低的系統(tǒng)功率水平實現(xiàn)更高水平的運動跟蹤精度。最后，將討論新的最優(yōu)估計算法和開發(fā)套件，使開發(fā)人員能夠構(gòu)建更高效的傳感器融合解決方案。傳感器性能權(quán)衡傳感器性能權(quán)衡通常，消費類設(shè)備必須針對低成本進行優(yōu)化。傳統(tǒng)上，使用 MEMS 運動感測的消費類系統(tǒng)的設(shè)計人員選擇在對數(shù)據(jù)執(zhí)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?shù)綉?yīng)用處理器 (AP) 或傳感器集線器控制器。通常，消費類設(shè)備必須針對低成本進行優(yōu)化。傳統(tǒng)上，使用 MEMS 運動感測的消費類系統(tǒng)的設(shè)計人員選擇在對數(shù)據(jù)執(zhí)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?shù)綉?yīng)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(zhí)行傳感器融合。在這些應(yīng)用中，設(shè)計人員必須支持至少數(shù)百赫茲或更高的采樣率。設(shè)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(tǒng)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(zhí)行傳感器融合。在這些應(yīng)用中，設(shè)計人員必須支持至少數(shù)百赫茲或更高的采樣率。設(shè)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(tǒng)處理器過載和破壞用戶體驗。設(shè)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(fā)高度準確和一致的運動跟蹤子系統(tǒng)的關(guān)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(tǒng)，系統(tǒng)功耗的限制提供了額外的障礙。開發(fā)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(yōu)化電池壽命。設(shè)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(fā)高度準確和一致的運動跟蹤子系統(tǒng)的關(guān)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(tǒng)，系統(tǒng)功耗的限制提供了額外的障礙。開發(fā)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(yōu)化電池壽命。最近的一些技術(shù)進步有望使開發(fā)人員的工作更加輕松。新的 6 軸 IMU 現(xiàn)在配備了先進的矢量數(shù)字信號處理 (DSP) 協(xié)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(qū)策略正在幫助設(shè)計人員以顯著降低的系統(tǒng)功率水平實現(xiàn)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(yōu)估計算法現(xiàn)在允許開發(fā)人員構(gòu)建更高效的傳感器融合解決方案。最近的一些技術(shù)進步有望使開發(fā)人員的工作更加輕松。新的 6 軸 IMU 現(xiàn)在配備了先進的矢量數(shù)字信號處理 (DSP) 協(xié)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(qū)策略正在幫助設(shè)計人員以顯著降低的系統(tǒng)功率水平實現(xiàn)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(yōu)估計算法現(xiàn)在允許開發(fā)人員構(gòu)建更高效的傳感器融合解決方案。智能IMU