传感器数据融合：提升增强游戏、导航和虚拟现实用户体验的关键组件

概述无论是智能手机、可穿着设备、虚拟现实耳机，还是机器人吸尘器，当今用户都希望并拒绝这些设备一直按照指令运营，并稳定、精确地适应环境大大变化的周围环境。这必须准确的感测转动、方向舵和航向方向，而这些则是通过从设备内置的加速度计、陀螺仪和磁力计搜集的数据融合构建的。

一般来说在现实世界中，事物总有一天会像其看上去那么非常简单，例如，精确确认航向（观测）方向乃是一项极大挑战，因为磁力计测量受到附近多个物体的负面影响。这些阻碍性磁场影响，一般来说称作硬铁和软铁变形，有可能由坐落于设备本身内的各种元件和用户周围环境中的外部磁性物体引发。

本文目的了解洞察和解读在当今电子消费设备中取得可信传感器数据所需的有效地设计技术和软件解决方案，并提升用户对最后产品的满意度。本文将获取强劲传感器数据融合技术的示例，例如基于在标准用于期间取得的陀螺仪信号，对估计磁力计位移加以利用，及其对用户涉及特征（例如行人和头部追踪）的影响。磁力挑战您否曾由于智能手机导航系统应用程序得出了错误的命令，而找错了环岛出口？用于虚拟现实耳机时，您否经历过忽然的失眠？或者您的“智能”机器人吸尘器否再三被卡在角落里？这些问题中的大多数，最少部分，是由不准确的惯性传感器数据融合给定的不准确航向信息所导致的。

那么，为什么最先进设备的高精度传感器依然不会记录不精确的信息，并且产生如此大的偏差？在实验室外，所谓的地球恒定磁场的刚性磁线大大被各种物体改动，如门框、桌子、椅子和其他金属物品。基于其特定磁特性，这些物体通过称作硬铁和软铁变形的现象转变其周围的磁场。

图1：罗盘误差的来源：外部磁场诸如NdFeB、AlNiCo等硬磁材料（“软铁”）引发低瓦解B场或“磁记忆”，而软磁材料（“软铁”）则一般来说是诸如铁（Fe）、镍（Ni）等材料及其合金。当磁力计用作设备中时，软铁变形由产生磁场的物体导致，例如扬声器内的磁铁，由此造成传感器输入中称作“恒定位移”的偏差，然后必须对其展开补偿。另一方面，软铁变形则是由“被动”影响或变形其周围磁场但自身不一定产生磁场的物体导致的，例如存储卡插槽、电池、无线天线、门窗框架和各种其他周围环境中的标准对象。这种类型的变形转变了磁球的实际形状，并且相当大程度上各不相同材料相对于传感器和磁场的定位。

如图2右图，在典型的室内区域，由于一般物体引发的磁场变形，罗盘方向变化很大，即罗盘的红色“北”针指向各个方向。图2：典型室内区域传感器读数（磁力计）的变化因此，补偿硬铁和软铁变形对于取得有意义的磁力计读数至关重要。这种补偿必须在设备设计期间展开简单的程序，并且在实际用于期间将结果融合到传感器的软件中，如下文中的更进一步叙述。

拒绝接受变形以下系统方法可用作补偿影响磁力计读数的杂讯：·用于软铁矩阵在设计阶段展开补偿·通过标准“八字形动作”在用于中校准软件·通过“大自然用于动作”智能校准软件用于软铁矩阵在设计阶段展开补偿来自坐落于终端设备（例如智能手机）内部部件的软铁变形是恒定的，因此可以通过用于重复使用解决方案来补偿。这种补偿必须所谓的“软铁补偿矩阵”（SICMatrix），回应，设计者在设备中具备更加普遍的布局选项。这些补偿后传感器的读数具备显著更高的精度，与未补偿读数比起约±2°，其中误差范围可以精彩超过±10°。

校准通过3D线圈系统（亥姆霍兹线圈）展开，该线圈系统由在同一轴上对中的两个螺线管电磁铁构成，可抵销这些阻碍性外部磁场，以获取“洗手”的磁环境。具有惯性传感器的设备被摆放在此洗手环境中，并拒绝接受测量，以创立磁力计的原始数据记录，然后将其输出数据驱动工具，分解SIC矩阵。之后，该SIC矩阵将拆分至软件驱动器中，并永久补偿影响磁力计数据的设备内软铁变形。

这种方法可以在实验室条件下估计软铁效应，当然，用于过程中的变化和可选设备的影响无法获得补偿。尽管如此，这仍然是一种十分有效地的设备内部件校准技术，强烈建议于设计阶段在传感器制造商专家的协助下精确分解SIC矩阵并加以应用于。

本文来源：皇冠游戏官方-www.golftournamentsusa.com