運(yùn)動(dòng)傳感器，作為監(jiān)測(cè)人與物體運(yùn)動(dòng)的核心元件，已成為現(xiàn)代生活中不可或缺的一部分，廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備、AR/VR耳機(jī)及導(dǎo)航系統(tǒng)等設(shè)備中。傳感器的應(yīng)用場(chǎng)景持續(xù)擴(kuò)展，幫助用戶在繁忙的城市環(huán)境中導(dǎo)航，增強(qiáng)沉浸式虛擬體驗(yàn)，并精準(zhǔn)追蹤健身目標(biāo)。然而，隨著技術(shù)的進(jìn)步，市場(chǎng)對(duì)更高精度、更快響應(yīng)速度和更高能效的傳感器的需求日益增長(zhǎng)。

TDK集團(tuán)旗下公司InvenSense推出了全新的SmartMotion PositionSense傳感器。該產(chǎn)品采用突破性的隧道磁阻(TMR)技術(shù)，將6軸慣性測(cè)量單元(IMU)與3軸磁力計(jì)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了可靠且節(jié)能的運(yùn)動(dòng)傳感，從而滿足了市場(chǎng)對(duì)高性能傳感器的需求。

這今為止運(yùn)動(dòng)傳感器的需求與挑戰(zhàn)

運(yùn)動(dòng)傳感器為我們的生活帶來了深遠(yuǎn)變革，從城市導(dǎo)航到無人機(jī)操控。例如，智能手機(jī)依賴傳感器實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、步數(shù)追蹤以及屏幕自動(dòng)旋轉(zhuǎn);AR/VR系統(tǒng)則通過準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)追蹤技術(shù)，為用戶打造真實(shí)且沉浸式的體驗(yàn)。隨著這些應(yīng)用場(chǎng)景的不斷升級(jí)，用戶對(duì)傳感器提出了更高要求：更高的精度、更低的功耗以及更快的重新校準(zhǔn)能力，以滿足日益復(fù)雜的應(yīng)用需求。然而，隨著市場(chǎng)的快速發(fā)展，以下新挑戰(zhàn)也逐漸顯現(xiàn)：

運(yùn)動(dòng)傳感器技術(shù)的挑戰(zhàn)

1、磁干擾

磁力計(jì)對(duì)來自充電器、電池組及周邊配件的磁場(chǎng)尤為敏銳。這種干擾會(huì)導(dǎo)致讀數(shù)失真，進(jìn)而需要耗時(shí)重新校準(zhǔn)。

2、漂移和重新校準(zhǔn)

運(yùn)動(dòng)傳感器會(huì)隨時(shí)間累積微小誤差，這種現(xiàn)象稱為漂移*1。重新校準(zhǔn)雖能糾正誤差，但這一過程通常耗費(fèi)大量資源，并顯著增加功耗。

3、高功耗

許多運(yùn)動(dòng)傳感器的功耗較高，這會(huì)縮短設(shè)備電池壽命，迫使用戶在電池尺寸與續(xù)航能力之間做出權(quán)衡，尤其是對(duì)于可穿戴設(shè)備等便攜式設(shè)備。

*1漂移：由于溫度、氣壓和磁場(chǎng)變化等因素，傳感器測(cè)量值隨時(shí)間變化而變化。

PositionSenser及其創(chuàng)新技術(shù)的介紹

TDK推出了PositionSense，這是一款創(chuàng)新型運(yùn)動(dòng)傳感系統(tǒng)，旨在應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)。作為一款9軸傳感器系統(tǒng)，PositionSensem集成了兩顆芯片，分別包含6軸IMU(慣性測(cè)量單元)和3軸磁力計(jì)，能夠提供準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)追蹤、即時(shí)重新校準(zhǔn)以及行業(yè)前沿的能效表現(xiàn)。其優(yōu)良性能的核心源于兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：隧道磁阻(TMR)技術(shù)和增強(qiáng)型嵌入式數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器(eDMP)*2。通過采用這些先進(jìn)技術(shù)，PositionSenseTM實(shí)現(xiàn)了更高精度與更高能效的傳感性能。因此，它有望在廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景中發(fā)揮重要作用。

*2eDMP：內(nèi)置數(shù)字處理器，通過運(yùn)動(dòng)傳感器實(shí)現(xiàn)了更有效的數(shù)據(jù)處理。該處理器不僅顯著減少設(shè)備CPU的負(fù)載，還可減少功耗并提高響應(yīng)速度。

·隧道磁阻(TMR)技術(shù)

與霍爾傳感器和各向異性磁阻(AMR)技術(shù)等傳統(tǒng)方案相比，TMR技術(shù)具有更低的功耗、更高的靈敏度以及更優(yōu)異的噪聲性能。這些優(yōu)勢(shì)使PositionSense能夠提供準(zhǔn)確的航向與定向數(shù)據(jù)，同時(shí)大幅度地減少能耗，成為電池供電設(shè)備的理想選擇。

·增強(qiáng)型嵌入式數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器(eDMP)

eDMP負(fù)責(zé)執(zhí)行關(guān)鍵功能，例如，校準(zhǔn)以及整合來自IMU和磁力計(jì)的數(shù)據(jù)。通過在內(nèi)部處理這些任務(wù)，PositionSense顯著減輕了設(shè)備中央處理器的工作負(fù)載，從而提高整體效率，并釋放系統(tǒng)資源以支持其他應(yīng)用程序的運(yùn)行。

磁強(qiáng)計(jì)的TMR傳感器

磁力計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域

VR/AR(游戲VR系統(tǒng))

運(yùn)動(dòng)捕捉/3D建

運(yùn)動(dòng)分析儀

可穿戴

作為磁力計(jì)，TMR傳感器在傳感器精度和功耗方面可表現(xiàn)出比早期傳感器更高的性能。

PositionSense煥新日常體驗(yàn)

PositionSense旨在解決多種應(yīng)用場(chǎng)景中的實(shí)際挑戰(zhàn)，并有望顯著提高現(xiàn)有設(shè)備的性能與用戶體驗(yàn)。

1、智能手機(jī)

即使在GPS信號(hào)較弱或磁場(chǎng)干擾嚴(yán)重的城市環(huán)境中，PositionSense也能提供即時(shí)重新校準(zhǔn)和準(zhǔn)確的航向判斷，以確保導(dǎo)航的精準(zhǔn)性。

2、AR/VR耳機(jī)

PositionSense通過準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)跟蹤大幅度地減少漂移，并提供準(zhǔn)確的頭部和控制器跟蹤，以確保平穩(wěn)運(yùn)行。此外，PositionSense的低功耗使用戶能夠享受更長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間。

3、可穿戴設(shè)備

PositionSense在注重可靠性的應(yīng)用中展現(xiàn)了獨(dú)特價(jià)值，例如監(jiān)控兒童在擁擠區(qū)域的位置以及監(jiān)測(cè)老年人是否跌倒。

4、真無線立體聲(TWS)耳機(jī)

TWS耳機(jī)利用PositionSense準(zhǔn)確追蹤用戶頭部的移動(dòng)與方向，在游戲、通話或觀影時(shí)提高空間音頻的準(zhǔn)確性，進(jìn)一步增強(qiáng)沉浸式體驗(yàn)。

開啟全新可能性

PositionSense憑借其創(chuàng)新技術(shù)，為眾多新興應(yīng)用場(chǎng)景與行業(yè)打開了大門。隨著設(shè)備智能化程度的提高，運(yùn)動(dòng)感測(cè)將成為實(shí)現(xiàn)更先進(jìn)功能的關(guān)鍵技術(shù)。

1、導(dǎo)航系統(tǒng)

Position Sense可為車輛、可穿戴設(shè)備乃至自主機(jī)器人提供準(zhǔn)確的航向信息，從而顯著提高導(dǎo)航精度。

2、醫(yī)療衛(wèi)生

配備PositionSense的可穿戴設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)更精準(zhǔn)的活動(dòng)追蹤與跌倒監(jiān)測(cè)，從而進(jìn)一步增強(qiáng)醫(yī)療衛(wèi)生與護(hù)理環(huán)境的可靠性。

3、工業(yè)自動(dòng)化與機(jī)器人技術(shù)

PositionSense的高精度運(yùn)動(dòng)追蹤能力可提高制造與物流效率，推動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展。

4、游戲外設(shè)、電動(dòng)工具與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備

PositionSense解決了傳統(tǒng)傳感器的局限性，使研發(fā)人員能夠在無妥協(xié)的情況下進(jìn)行創(chuàng)新，從而打造更智能、更有效的設(shè)備。

回顧PositionSense的開發(fā)歷程，TDK集團(tuán)旗下InvenSense軟件工程副總裁Rosa Chow表示：“開發(fā)PositionSense是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要在精度、效率和適應(yīng)性之間找到平衡，以滿足現(xiàn)代應(yīng)用的多樣化需求。我們面臨的一大挑戰(zhàn)就是在高磁干擾環(huán)境中實(shí)現(xiàn)無縫重新校準(zhǔn)，例如由無線充電器或其他附件引起的干擾。通過集成先進(jìn)的TMR技術(shù)和片上校準(zhǔn)軟件，我們成功克服了這些障礙，提供了一種在現(xiàn)實(shí)條件下可靠運(yùn)行的解決方案，并為能效樹立了新標(biāo)桿。”

TDK的PositionSense通過整合TMR技術(shù)、6軸IMU和增強(qiáng)型eDMP，成功解決了傳統(tǒng)傳感器的諸多挑戰(zhàn)。因此，PositionSense能夠支持下一代運(yùn)動(dòng)感測(cè)技術(shù)，具備優(yōu)良的準(zhǔn)確性、有效性和可靠性。這一創(chuàng)新技術(shù)的廣泛應(yīng)用將推動(dòng)更智能、更高性能設(shè)備的誕生，從而推動(dòng)未來運(yùn)動(dòng)傳感技術(shù)的顯著進(jìn)步。