Гироскопы, акселерометры, магнитометры… никуда от них не денешься. Современные мобильные устройства просто обязаны иметь в своём арсенале набор различных сенсоров. Понятно, что чем больше датчиков, тем больше информации с них приходится обрабатывать процессору устройства. А уж если это надо делать непрерывно, как требуют многие приложения для мобильных устройств, задача оптимизации производительности и потребления устройства становится, скажем так, не самой простой. А ещё больше её осложняют сложные алгоритмы обработки информации с сенсоров, включающие компенсацию помех, искажений, калибровку датчиков и, что важно, синтез новых данных о местоположении и движениях устройства (в англоязычной литературе это называется sensor fusion). Помочь в этом нелёгком деле берётся сопроцессор движений SENtral компании PNI.
Сопроцессор – это вспомогательная микросхема, чья роль – разгрузить центральный процессор в расчётах определённого типа. «Заряженная» эффективными алгоритмами обработки данных с сенсоров мобильного устройства, микросхема SENtral ощутимо снижает нагрузку на процессор. На основании данных, полученных с магнитометра, акселерометра и гироскопа, применяя алгоритмы калмановской фильтрации и синтеза данных, сопроцессор точно вычисляет ориентацию и перемещения устройства в пространстве. При этом SENtral потребляет менее одного процента мощности, требуемой для обработки этой информации центральным процессором (см. рисунок).
 |
| Рис. Схема включения сопроцессора SENtral. |
Алгоритмы, встроенные в SENtral, включают:
- Синтез данных: кватернионы девяти-, шестиосевого гиростабилизатора, шестиосевой электронный компас и программный гироскоп, а также фоновая автокалибровка и подавление магнитной аномалии;
- Отслеживание активности: тип шагов, их распознавание и подсчёт, состояние и уровень активности, наклоны;
- Определение ориентации и перемещения устройства: способ ношения (спереди/сбоку тела, в кармане, ушная гарнитура, возможно самообучение). Оределение, находится ли устройство на запястье или нет;
- Счисление координат пешеходов (инерциальная навигация, эта возможность будет реализована в течение 2015 года): счётчик шагов и расстояния, направление перемещения, зона тяготения, изменение высоты.
Сопроцессор обработки движений SENtral поддерживает все гироскопы, акселерометры и магнетометры, доступные на рынке. Поэтому он может встраиваться в готовую систему, не требуя смены датчиков на какие-либо определённые модели. Кроме датчиков положения, к входам/выходам общего назначения можно подключать до трёх дополнительных сенсоров, например, измерителя пульса, содержания кислорода в крови, температуры и т.д. Информация с этих датчиков также может быть обработана силами SENtral. А совместимость с ОС Android 4.4 KitKat делает его отличным выбором для современных мобильных устройств.
Основные характеристики сопроцессора обработки движений SENtral:
- Точность: 2° (среднекв.);
- Частота обновления данных: до 400 Гц;
- Задержка: менее одного видеокадра;
- Выходы: курс, тангаж, крен, матрица вращения, кватернионы, данные с сенсоров;
- Напряжение питания: 1.6–3.3 В;
- Потребление: нормальное при частоте среза калмановского фильтра 7 Гц – менее 100 мкА, пиковое – 800 мкА, в режиме ожидания – 5 мкА;
- Частота шины I2C: 100–3400 кГц;
- Размеры корпуса: 1.6 × 1.6 × 0.5 мм;
- Диапазон рабочих температур: от –40 до 85 °С.
О компании
С момента получения первого патента в 1987 г. компания PNI (Санта-Роза, штат Калифорния, США) лидирует на рынке технологий определения ориентации и местоположения, как для гражданских, так и военных и научных применений. Продукция PNI применяется во множестве электронных устройств, в том числе в игровых консолях WiiU, роботах, навигационных системах и автоматах. Современные разработки компании PNI – одни из самых экономичных и производительных в области обработки и синтеза данных с сенсоров на мировом рынке.
