MEMS传感器如何发挥优势实现更好的室内定位体验？

"由于半导体电子技术本身的特点，单独利用MEMS传感器进行室内定位的挑战是绝对位置的确定及误差积累等问题。GPS也有信号干扰、信号不能完全覆盖等弱点，多技术的融合是必然趋势。但好的一方面是，当前的智能手机中GPS、WIFI、蓝牙的配置也很普及。如何把这些现有的资源整合成一个解决方案是目前业界努力的方向。"严更真分析，我们看到，室内定位解决方案目前分两个层面，即：同一楼层内的位置定位与多层建筑内的楼层及高度识别。

Bosch Sensortec亚洲市场及业务发展总监严更真

室内定位及相关技术可以用于在没有GPS信号或者GPS信号不够好的情况下，大型商业建筑内的室内导航、大型高层楼宇内救援定位、及GPS信号不好的车库及隧道内的惯性导航等，以及基于上述场景的相关服务。

目前尝试进行室内定位的解决方案有多种，由于内置9轴运动传感器及大气压力高度计的智能手机已经非常普及，基于手机内的运动及高度传感器进行部署的室内定位方案从经济性和可行性方面更好。

为了达到良好的用户体验，室内定位系统对MEMS传感器本身的性能、多MEMS传感器的融合算法、MEMS传感器与GPS及其他解决方案的配合与集成都非常重要。除此之外，室内定位还要考虑的一个重要方面是整机系统的功耗问题。

室内定位的应用场景很多，比如说消防员的室内定位、矿工的井下定位、商家的精准推送、运营商的室内信号强度测试、室内机器人应用等。赵延辉认为，对传感器的要求是既要有短时的噪声精度，还要有较长时间的积分精度，更要有长期的稳定性。目前的定位精度取决于是否采用了其他的定位技术，比如Wi-Fi， BEACON， RFID等，如果整合多种定位技术，定位精度可达1米甚至厘米级。单纯以MEMS传感器来看，也要考虑都整合了什么MEMS传感器，实际使用场景的温度变化如何，磁场干扰如何，振动如何，佩戴该模块的人/物体的运动速度如何，是否有运动规律等，以及实际的软件算法如何。以ADI的一个带算法的惯性感测单元ADIS16480为例，它能提供运动物体的角度信息，俯仰角、滚转角的静态精度可达0.1度，航向角的静态精度可达0.3度。而动态精度分别是0.3度和0.5度。至于位移，一般没有运动规律可循的物体，其误差会受运行时间和运动距离的影响，好的可以做到5分钟内，《1m的精度。对于有运动规律可循的物体运动，主要受运动距离的影响，一般可以做到《0.5%的误差。

赵延辉解析，很多迫切的应用场合没有办法预建BEACON和WI-FI等设备，比如说在救火时，消防员进入火场，只能依靠自身所带设备和在火场外围迅速搭建的参考通信点，这时依靠室内预设的BEACON和WI-FI设备几乎是不可能的。那么此时，自身所带设备里的MEMS传感器就变成了至关重要的一个参数，当然如果是机器人，那可能还会用到编码器和激光导航等，而支持这些导航方式的高精度传感器，目前都是价格不菲，少则上百美金，多则上万美金，所以价格是限制室内导航应用推广的一个主要因素。另外就是室内导航需要融合多种传感技术、且对算法要求较高，如果没有积累，很难一蹴而就，技术门槛很高。

MEMS的优势是在需要室内导航定位时，不需要预设参考点，随时可用。且其体积小、重量轻、功耗低、耐冲击、鲁棒性好、启动时间快、且价格适中。劣势是各种MEMS传感器的使用都有一定的局限性，比如加速度在算速度和位移时会有积分误差，无法区分重力分量的变化和实际加速度的变化；陀螺仪在算角度变化时也会有积分误差；磁力计会受磁场干扰，比如建筑里的钢筋；气压计在火场等情况下，会对高度产生误判等。未来，多种技术融合会是大势所趋，而且很有可能利用SIP的技术，将多种技术融合到一颗器件里面，这样来帮助室内导航应用实现小型化、便携化和低成本化。

ADI的MEMS传感器在室内定位方面已有很多成功应用案例，包括消防员的室内定位，机器人的室内定位，驾考汽车在隧道内的辅助定位等等。ADI既可以提供核心的MEMS器件，比如高精度的加速度计ADXL355，ADXL203，ADXL350和高精度的陀螺仪ADXRS642，ADXRS646，ADXRS290等；又可以提供整合了多个MEMS传感器的惯性测量单元，比如ADIS16448，ADIS16488，ADIS16460等；还可以提供带算法输出的ADIS16480模块。

近几年，室内定位市场需求持续高速增长，由于受价格和技术的局限，还没有爆发。ADI的MEMS传感器在工业级机器人应用和对可靠性要求较高的场合比如消防员、辅助驾考系统中的应用还是占主导地位，出货量在百K级别。