AN-5083FIS1100AttitudeEngine—用于高准确度跟踪应用的低功率.PDF

AN-5083 FIS1100 AttitudeEngine™—用于高准确度跟踪应用的低功率 运动协处理器 总结 介绍 FIS1100 是一款集成式6 轴MEMS 传感器，包括3D 加 基于惯性的定向和位置跟踪早已应用几十年，应用领域 速计，3D 陀螺仪和自定义矢量数字信号处理器 从军事、航空电子设备或海上导航、工业平台稳定，到 AttitudeEngine™。该器件为可选的外部 3D 磁力计提供 无人机控制等。在最近几年，该解决方案也在消费电子 输入，从而简化了 9 轴惯性测量系统的时间对准。 市场上受到很大关注，可用于广泛并且不断扩大的创新 AttitudeEngine 能够处理惯性数据，所需的功耗只是通 型应用：运动和健身跟踪器、机器人、可穿戴传感器、 用处理器内核执行同样计算所需功耗的一小部分。该解 物联网 (IoT) 、游戏和控制系统，以及行人航位推算设 决方案允许主机处理器摆脱高速率的计算密集型运行， 备只是少数几个例子。这一改革的促成因素是微机电系 防止出现对高频数据中断的需要。当 FIS1100 统 (MEMS) 设计和工艺过程的快速进步。这样，就可能 AttitudeEngine 结合Fairchild XKF3 “9D”传感器融合算 在基于成本低、体积小和功率低的 MEMS 的惯性测量 法运行在应用处理器或传感器中枢微处理器上时，执行 装置 (IMU) 中实现很高的性能，IMU 在单个封装中结 精确 3D 运动跟踪所产生的功耗可低至 1 mA 或更低， 合3D 加速计和3D 陀螺仪。 这比采用通用 IMU 的传统架构产生的功耗低一个数量 级。FIS1100 AttitudeEngine 及XKF3 提供理想的架构分 然而，为了充分开发针对消费电子市场应用基于 MEMS 区，以保证针对消费电子市场的运动跟踪应用实现较高 的IMU 的潜能，需要创新型系统架构和信号处理。 的运动跟踪准确度，方便系统集成和低功耗。 事实上，本应用指南中详细讨论了以较高的采样速率 该应用指南说明： （至少几百Hz 或更高）处理数据的必要性，以便支持 精确的运动跟踪应用。  支持精确运动跟踪应用所需的主要要求。 传统的消费电子 MEMS 运动感应解决方案只是将加速  引入FIS1100 ，它是一个智能MEMS 传感器，集成 计和陀螺仪样本数据流，甚至通常都没有在时间上同 了3D 加速计、3D 陀螺仪，可选外部3D 磁力计的 输入，以及自定义矢量数字信号处理器，称为 步，从IMU 传输至应用处理器 (AP) 或传感器中枢微处 理器侧（主机），然后再进一步处理惯性量。然而，这 AttitudeEngine 。 种方法不能很好地处理消费电子设备通常具有的典型系  采用FIS1100 AttitudeEngine 对 3D 运动跟踪应用的 统级限制和要求。这会导致性能权衡和降级，产生不良 好处。 的用户体验，无法接受的高功耗，和有问题的系统集  评估了结合 Fairchild 的 XKF3 传感器融合使用 成。 FIS1100 AttitudeEngine 带来哪些改进，并从运动跟 踪性能和系统功耗角度与传统架构进行了比较。 为了解决这些局限性，Fairchild 开发了 FIS1100 ，一款 智能传感器模块，它集成了 3D 加速计和 3D 陀螺仪，