跟着智能手机等功能强壮的智能设备不断前进，新的运用层出不穷，体系开发常常跟不上不断改动的新要求。现在，比如室内导航和增强实践等运用运动或方位数据的新运用，都要求用户承受原本是为简略游戏运用开发的、不太完美的传感器
交融。可是，终究用户很简略发现这些完结具有适当多的缺陷，并且精度很低。
传感器交融是一种立异的工程技能，经过整合来自各种体系传感器的数据，来保证愈加准确、完好和牢靠的传感器信号或感知信息。要想完结一直准确的传感器交融，工程师在决议怎么优化整合来自这些传感器的数据之前，深化了解传感器的优缺陷很重要。一种可成功完结的办法是运用依据加速度计、磁力计和陀螺仪等传感器信号的交融数据库，并经过补偿每种传感器的缺陷，来供给高精度、牢靠和安稳的方位数据。
跟着终究用户不断触摸到这些新的运用，他们期望能有愈加准确和牢靠的解决方案。将传感器用于在已知固定方位之间盯梢用户的室内导航与前期的GPS设备十分相似，只要质量优异的传感器交融，才干够供给所要求的逼真度、精度甚至用户决心。OEM厂商都了解这一点，因而大多数厂商都以为这是完结产品差异化的杰出要害。
别的一个比如是从虚拟实践到增强实践的前进。在虚拟实践（VR）体系中，用户与实践国际相阻隔，沉浸于一个人工国际中。而在增强实践（AR）体系中，用户仍能与实践国际相触摸，一起又能与他们周围的虚拟物体进行互动。运用现有的技能，信息传送的推迟对用户来说是不能忍耐的-增强实践中的这种错位或许导致十分糟糕的用户体会。
对OEM厂商和渠道开发人员（即操作体系开发人员）来说，最大的应战是需求保证一切器材都能供给满意这些运用安稳作业要求的功能。举例来说，安卓设备中有许多不同的软硬件组合，每种组合都会产生不同的输出质量。现在没有规范的测验程序，这意味着运用开发人员不能依托安卓传感器数据在许多不同渠道上完结相同的功能。以下是用运动盯梢摄像头体系剖析和比较不同软硬件组合功能然后设定最小功能规范的主张。功能剖析是经过丈量体系的4个要害功能目标（KPI）完结的，这些目标是：静态精度、动态精度、方位安稳时刻和校准时刻。
摄像头体系经过盯梢物体上的符号依据物体（智能手机）的运动产生方位矢量，这些矢量再与手机中传感器创立的矢量进行比较。数据记载运用程序对这些矢量进行一起记载，该运用程序支撑终究用户设备的直接比较。
本文将介绍智能手机环境中传感器交融的概念，评论怎么运用传感器交融软件进步整体精度，并介绍在许多旗舰智能手机上履行的、包含功能成果丈量在内的一种测验办法。
文章所描绘的交融库运用加速度计、磁力计和陀螺仪传感器信号补偿互相的缺陷，并供给高精度、牢靠和安稳的方位数据。下面侧重剖析这些要害器材的优缺陷，以及它们是怎么补偿互相缺陷的（图1）。
图1：MEMS传感器的固有特性。
物体的方位描绘了它在三维空间中是怎么放置的，一般来说，方位是相对于一个坐标系中规则的参阅系进行界说的。至少需求3个独立的值作为三维矢量的一部分，用于描绘实在的方位。物体的一切点在旋转进程中都会改动它们的方位，坐落旋转轴上的点在外。
磁力计
磁力计对搅扰性的本地磁场和畸变高度灵敏，它们简略形成核算得到的磁航向呈现过错。陀螺仪可以用来在没有旋转记载的状况下检测这种搅扰和航向改动。传感器交融随后经过给陀螺仪数据供给比磁力计数据更多的权重，就可以准确地进行补偿。
地球磁场的水平重量用于核算磁航向，而俯仰角和滚转角别离是沿着水平（X）和笔直（Y）轴的倾斜角。这些倾斜角影响XY轴方向的磁场。当设备不处于水平方位时，即倾斜角不是零时，航向核算将不正确。因而在运用加速度计，经过旋转XY平面对方位进行核算之前，保证这些倾斜角得到补偿很重要。
加速度计
加速度计只能丈量因设备运动引起的加速度和因重力引起的加速度在内的总加速度值，而不能检测二者之间的差异，因而需求将重力和运动分开来：
线性加速度＝加速度－重力加速度
可以将重力矢量幻想为一种指示重力方向和起伏的三维矢量。当设备处于中止状况时，重力传感器的输出应该与加速度计的输出相同。
线性加速度可以被看作是一个指示每个设备轴向加速度的三维矢量，并且在手机运用中被以为与重力重量无关。
此刻就用得到陀螺仪了。陀螺仪可以用来检测设备何时处于中止状况，并触发重力矢量偏移校准的核算。成果可再转而用于核算设备运动进程中的动态重量（线性加速度）。
陀螺仪
陀螺仪可以供给围绕着三个轴的旋转速度，因而可以用来盯梢设备在运动中的方位。陀螺仪可以盯梢的旋转速度高达2000度每秒（dps），而磁力计可盯梢的速度被约束在约400dps以下。可是，陀螺仪只能输出相对方位，因而需求有一个不失真的磁力传感器作为参阅。
一切消费级陀螺仪都存在固有的漂移差错，因而即便设备处于安稳状况，陀螺仪也会跟着时刻和温度的改动产生必定程度的旋转。为了纠正这些差错，可以用高安稳性的加速度计检测中止状况，然后经核算进行恰当的补偿。
实践国际规划
传感器交融是一个高度专业化的规划范畴，需求熟练掌握建模和仿真技能。它要求尽最大或许地了解传感器的作业细节以及它们的缺陷和交互状况。多年来，人们的关注点现已被带进导航、智能手机运用和游戏等范畴。但直到现在，凭借很多常识的储藏和累积，才使得人们可以取得实在和准确的成果。
在依据传感器交融的体系中，操作需求进行精密调整。实践国际中没有什么事像“即插即用”这么简略。一个体系的试运转要求有必要调整参数，并且每个传感器的操作之间存在交互，因而很简略变成高度杂乱的重复进程。现在的软件具有以很高层次履行这种“精密调整”的才干，并且可以向OEM厂商供给简略直观的滤波器调整程序（图2）。
图2：典型的传感器交融软件架构。
预界说滤波器使得精密调整速度更快
已然传感器交融操作的精密调整已开展并简化成了滤波器调整使命，它就给开发人员供给了一个有价值的时机。经过恰当调整滤波器，开发人员或OEM厂商可以让终究产品以商场差异化的办法运转。由于一切权衡办理都是自动完结的，开发人员可以做出有用的决议计划，例如在最高安稳性和最高功能之间做出权衡，以便习惯终究目标商场。
要害功能目标丈量设置
一切传感器交融技能并不同等。在现有的完结技能和测验方面，不同供货商之间有很大差异。为了得到正确成果，有必要选用含有经过验证的准确库的正确软件办法。
一切硬件在接口和时序参数方面有必要兼容和匹配。合理的办法是保证摄像头体系的功能，这些体系将经过盯梢物体上的符号依据物体（本例中是智能手机）移动产生方位矢量。方位矢量再与传感器创立的、用数据记载运用一起记载的矢量进行比较。运用这种依据摄像机的体系答应对终究商用设备进行直接比较。
静态精度
静态精度被界说为设备置于安稳方位时，丈量到的设备方位与实践设备方位之间的差错。为了核算静态精度，需求手机在多个方位中止放置时搜集航向、俯仰和滚转方面的成套数据。一个设备的静态精度首要受磁力计和陀螺仪的硬件参数以及软件中给它们别离分配的权重影响。在具有低静态精度值的设备中，终究用户可以在罗盘或地图运用的肯定航向中看到很大差错，当设备处于静态状况，他们还能在交互式运用中见到颤动（很小的旋转移动）。这是由于软件校对陀螺仪漂移引起的。
动态精度
动态精度被界说为设备在运动时，丈量到的设备方位与实践设备方位之间的差错。由于在运动期间涉及到旋转加速度，丈量起来愈加困难。动态精度是在手机以不同运动形式（8字舞、慢速线性、快速和慢速旋转以及游戏动作）运动时，经过收集航向、俯仰和滚转等成套数据进行核算的。一切数据都以最快或许的数据速率进行收集。
在具有低动态精度的设备中，终究用户可以看到屏幕上的移动与设备实践运动之间有很大差错。这在增强实践运用中特别引人注意，由于增强单元的移动与实践国际不是同步的。这也是用户在运用虚拟实践几分钟后就感到不满意的原因之一。
尽管直接关系不是很显着，但大差错的动态精度也是室内导航运用功能差的首要原因。由于用户在已知固定点之间导航（比如从Wi-Fi或蓝牙信标开端），传感器数据可用于核算轨道。但是，航向差错将跟着时刻的推移而累积，因而具有15°较差动态精度的设备很简略在20s～30s时刻内产生超越100°的累积差错。比如地图匹配等更高层处理或许可以做些批改，但价值是更大的功耗（图3）。
图3：方位随时刻产生违背。
校准时刻
校准时刻被界说为在纯洁的磁场环境中校准设备中的磁力传感器，使之从未校准状况到彻底校准状况所需的时刻。一切磁性传感器都需求进行校准，但用于校准的办法界说了终究用户是否需求校准以及怎么去校准。
一些设备选用8字舞校准办法，即提示终究用户将设备在空气中做8字运动完结设备的校准。即便是由有经历的测验人员来做，这种办法也要花5s～6s的时刻才干完结设备校准。
具有较短校准时刻的设备运用陀螺仪校准磁力传感器，这意味着校准可以在布景中运转，所要求的设备移动起伏要小得多。这些移动通常在正常操作中进行，终究用户永久不用自动去校准传感器。博世传感器技能公司的快速磁力校准（FMC）算法便是运用后一种办法来保证较短的校准时刻。
方位安稳时刻
方位安稳时刻被界说为“运动之后”抵达准确、安稳方位状况所需的时刻。方位安稳时刻应尽或许短，以便用户看不到他们中止移动设备与设备中止移动并安稳到正确方位之间的推迟。当设备的静态和动态精度都很差时，设备上的这种推迟就很显着，由于需求更多时刻校对移动中累积的差错。这种效应在需求实时呼应的游戏和虚拟/增强实践运用中特别令人讨厌。
从具体的评价和剖析来看， 明显本文所述的传感器交融现在可以广泛运用于专业级和消费级商场。现场实验标明，用户可以在功能和精度方面取得有价值的晋级。尽管硬件和软件方面的概念和工程技能比较杂乱，但对开发人员来说，从当时传感器交融过渡到这种先进解决方案的使命却相对简略。
传感器交融技能现在现已开展到适当老练的阶段。经过将传感器和传感器交融构建模块规划到相同封装中，可以保证这些单元得到最优化，并可以很好地协同作业。体系规划师不再需求在拼装、优化和调试传统“永久在线”子体系方面花费时刻，由于经过规划，每个器材都对最高精度和最低功耗做了优化。
这种高度的技能和规划创造性带给开发人员的优势，可以给OEM厂商供给巨大优点，他们不只可以向商场推出高度差异化的产品，并且其向用户供给的整个新一代电子设备还将具有明显改善的功能和成效。
