惯性传感将决定未来游戏控制器的工作方式

       一旦被降级到诸如高空和航向基准系统的航天应用中，惯性传感器经常出现在高度集成的惯性测量单元(IMU)中，它结合了陀螺仪、加速度计、磁强计和压力传感器——在高级游戏中找到了新的生命。D工业应用，如机器人和自动化系统。

　　惯性传感器检测和测量加速度、倾斜、冲击、振动、旋转和多自由度(DOF)运动。直到最近，它们的主要用途是在惯性导航系统(INS)中作为导航技术，其中由加速度计和陀螺仪提供的测量跟踪物体相对于已知起始点、方位和速度的位置和方向。它们在飞机、战术和战略导弹、航天器、潜艇和舰船等大型应用中都有使用。

　　然而，MEMS技术的进步使得小型INS单元的制造能够在许多应用中开放，包括涉及运动捕获的应用。手势识别界面就是一个很好的例子。定义的手势，如轻拍、双击或摇动，允许用户激活不同的特征或调整游戏控制器的操作模式。在工业中，手势识别也使得设备更易于使用，其中物理按钮和开关将难以操作。无按钮设计还可以降低整体系统成本，除了改善终端产品的耐久性，如水下相机，其中围绕按钮的开口会让水渗入相机主体。

　　游戏中的运动感知在早期的塞加和索尼PlayStation单元中变得可见，但真正与19世纪Wii一起开花。第一个无控制器的游戏被视为微软的Kinect外设，该行业迅速升温，传感器使用的各种应用以外的游戏，如穿戴式。

　　继Wii和Kinect之后，雷蛇Hyra，也称为LuxStrutRead，是一种由传感器启用的更具破坏性的游戏技术。设计了一种无线运动定向检测游戏控制器，它使用磁场可穿戴对象来检测控制器的绝对位置和方向，它可以在全3D实时跟踪控制器上的两个玩家的手，以精确的10毫秒刷新。速率。该控制器具有6自由度和惊人的精度1毫米和1度。

　　一些优良的惯性传感器选项

　　设计师探索惯性传感选项将发现更多的传感器在单一封装，没有命中性能，小的形状因素，热和机械稳定性，软件兼容性，以及增强的用户体验，如运动感知现实主义游戏控制。

　　一个例子是集成了多个传感器(加速度计、陀螺仪和磁强计)的St微电子InEM-M1系统(SoB)。最小的9轴SOB的iNEMO模块家族，它集成了一个6轴地磁模块，一个3轴陀螺仪和一个STM32 F103 32位ARM CORTEX-M3 32位MCU。该系统板上提供可扩展的计算和传感功能在相同的足迹和引脚。iNEM-M1可以与ST的传感器融合软件结合使用，无缝地设计高性能的3D定位和运动传感应用程序-在游戏和可穿戴中都很重要。

　　工程师们会发现基于InEM-M1(图1)的STEVAR MKI121V1发现M1板有助于开发惯性传感器应用程序。M1具有开放的体系结构，使得MCU和传感器的外围设备和通信接口很容易被用户软件访问。该架构还减少了对附加外部组件的需要。

　　为了帮助用户开发和分析，发现M1演示套件包括一个用于传感器输出显示的PC GUI和一个固件库，以快速支持演示板特征的使用。

　　St微电子IMAO M1 DEV组件的图像

　　图1：iNEMO M1 DEV套件允许工程师探索第一个9轴运动传感系统(SoB)的iNEMO模块系列。

　　ST的EnEMO发动机传感器融合套件采用过滤和预测软件，并采用先进的算法来整合来自多个MEMS传感器的输出，以智能方式，独立于环境条件，以达到最佳性能。iNEMO引擎与ST的NEMO惯性模块相结合，以创建完整的和可定制的多轴MEMS传感器/软硬件解决方案。

　　实时运动传感器数据融合改善了用户体验，提高了机器人、虚拟现实和可穿戴传感器在医疗、健身、运动训练和分析以及游戏等应用中的准确性、分辨率、稳定性和响应时间。

　　另一个很好的例子是ADIS16407模拟装置的ISISOR器件，包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁力仪和压力传感器的完整惯性系统。每个传感器将供应商的IMEMS技术与信号调理结合起来以获得最佳性能。工厂校准表征每个传感器的灵敏度、偏置、对准和线性加速度。因此，每个传感器都有自己的动态补偿公式，以获得更高的精度。

　　模拟设备ADIS16407示意图

　　图2：来自模拟设备的ADIS16407为设计者提供了一个完整的惯性系统(由模拟设备提供)。

　　ADIS16407提供了一种简单、有成本效益的方法，用于精确、多轴惯性传感的集成，特别是考虑到与离散设计相关的复杂性和投资。所有必要的运动测试和校准都是工厂生产过程的一部分，减少了系统集成时间。SPI和寄存器结构为数据收集和配置控制提供了一个简单的接口。ADIS16407封装在一个大约23毫米×23毫米×23毫米的模块中，并具有标准的连接器接口。

　　特点包括三轴数字陀螺仪，数字范围缩放±75°/秒，±150°/秒，±300°/秒设置，轴到轴对齐，<0.05°，三轴数字加速度计，最小±18克和三轴数字磁强计，±2.5高斯最小值，数字气压计，10毫巴至1200毫巴，校准压力范围为300毫巴至1100毫巴。提供自主操作和数据收集，不需要外部配置命令。

　　该部件快速反应：模拟设备要求210毫秒启动时间和4毫秒睡眠模式恢复时间。它具有工厂校准的灵敏度、偏置和轴向对准，并且校准温度范围为-40°C至+85°C。还包括SPI兼容串行接口、嵌入式温度传感器和可编程操作和控制。

　　传感器驱动的颠覆性技术将继续成为未来游戏的一部分。超过9000万个任天堂Wii单元和1000万个微软Xbox 360 Kinect控制台自2006和2010以来分别进入了家庭，游戏技术的发展正在加速而不是放缓。

　　更大的传感器融合和先进的测量单元模块的集成很可能是新游戏系统的核心。来自YUI技术的PROVOR游戏服，(图3)，使用高性能的惯性传感器提供360度的低延迟，实时运动跟踪，而不需要相机、光学、视线或大型笨拙的设备。

　　基于YUI技术的普里奥夫游戏套装图

　　图3：PrioVR的传感器放置在玩家身体的关键点上，捕捉运动并实时地在屏幕上进行转换。PiRoVR是无线的，允许多个同时用户，并且可以在室内或室外工作，在任何大小的捕捉空间中。