密集傳感器的設(shè)計(jì)
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除了考慮設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的成本以外，半自動(dòng)嵌入控制系統(tǒng)解決多義及模糊狀況的能力限制了這些系統(tǒng)的使用范圍。對(duì)于一個(gè)“增強(qiáng)的”系統(tǒng)，如果它發(fā)出了過多的虛假警報(bào)，或者因?yàn)樗赡軗p壞最終系統(tǒng)，從而需要太過的人工干預(yù)，那么其價(jià)值就會(huì)大大降低。2000 年初梅塞德斯汽車公司電控系統(tǒng)可靠性的下降就是一個(gè)例證，它表明，如果系統(tǒng)無法分辨多義或模糊的狀況，就會(huì)對(duì)整體系統(tǒng)價(jià)值產(chǎn)生負(fù)面影響。
此時(shí)，將更多傳感器數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來，就能夠使半自動(dòng)嵌入控制系統(tǒng)安全地作出更復(fù)雜的決策，因?yàn)樗鼈冊(cè)絹碓侥茏鞒雠袛嗪捅苊鈱?duì)錯(cuò)誤警報(bào)的反應(yīng)。一輛高檔汽車的碰撞檢測(cè)有賴于很多傳感器的共同運(yùn)行，如遠(yuǎn)距雷達(dá)和近距雷達(dá)、IR、視頻、慣性與超聲波傳感器，以檢測(cè)和驗(yàn)證對(duì)可能或迫近的碰撞的必要?jiǎng)幼鳌＿@些傳感器中的每一只都提供了有關(guān)周圍環(huán)境的信息，控制系統(tǒng)可以將數(shù)據(jù)與其它傳感器聯(lián)系起來，填補(bǔ)每種類型傳感器的空白點(diǎn)，從而避免意外的結(jié)果，例如由于鵝卵石擊中汽車保險(xiǎn)杠而觸發(fā)氣囊。
在汽車中，越來越多的報(bào)警子系統(tǒng)用于提供輔助報(bào)警，如車距與盲點(diǎn)探測(cè)，它們與駕駛員直接互動(dòng)，提供信息或幫助。這些警報(bào)與響應(yīng)系統(tǒng)也依賴于多個(gè)傳感器輸入的關(guān)聯(lián)，避免發(fā)出虛假警報(bào)，或?qū)δ撤N狀況作出不正確反應(yīng)。例如，一個(gè)車距檢測(cè)子系統(tǒng)可以將視覺、慣性、車輪位置以及轉(zhuǎn)向柱位置傳感器的數(shù)據(jù)作關(guān)聯(lián)，然后向駕駛員發(fā)出警報(bào)，避免出現(xiàn)誤報(bào)。
嵌入控制系統(tǒng)中使用更多傳感器和處理智能帶來了成本與設(shè)計(jì)復(fù)雜性問題，隨著供應(yīng)商們對(duì)這些問題的解決，設(shè)計(jì)者們正將更多復(fù)雜的自動(dòng)控制系統(tǒng)用于較低成本設(shè)計(jì)，包括中檔的消費(fèi)應(yīng)用。Microchip 公司首席應(yīng)用工程師 Priyabrata Sinha 指出，家電正逐步脫離開狀態(tài)機(jī)盒子，并在決策回路中加入了更多的傳感器與智能。
舉例來說，當(dāng)代洗衣機(jī)可以用到三片微控制器來管理系統(tǒng)與用戶界面（圖 2）。值得指出的是，閃存數(shù)量（而不是處理器架構(gòu)的規(guī)模）是雙傳感器設(shè)計(jì)與六傳感器設(shè)計(jì)之間最主要的差異。額外的存儲(chǔ)器能使系統(tǒng)容納用于傳感器的更多代碼，使程序代碼能關(guān)聯(lián)多個(gè)輸入，供更復(fù)雜控制算法的使用。
瑞薩技術(shù)公司高級(jí)產(chǎn)品/區(qū)段經(jīng)理 Ritesh Tyagi 說，“快速”響應(yīng)系統(tǒng)有一個(gè)關(guān)鍵的部分，那就是設(shè)計(jì)者對(duì)傳感器和處理器的配對(duì)與連接方式。一款中等價(jià)格的冰箱可能用到多達(dá) 8 只微控制器，還有多只相應(yīng)的局部傳感器，為每個(gè)冰箱格比如肉菜格提供定制且優(yōu)化的控制。這些實(shí)現(xiàn)類型正沖擊著中心式處理與分布式處理的平衡，以提供更高的可靠性，滿足緊張的功率預(yù)算，并且簡(jiǎn)化家電的用戶互動(dòng)。
不幸的是，使用多種類型傳感器數(shù)據(jù)，并且在控制算法中作關(guān)聯(lián)的方法涉及很多公司敏感的專利問題。但是，有些高級(jí)實(shí)例仍可能會(huì)給你靈感，看自己是否有一些方法來收集傳感器信息，并將它們與系統(tǒng)中的其它信息相關(guān)聯(lián)，以做出更好的設(shè)計(jì)，從而以更低的總成本，更高效地實(shí)現(xiàn)新的增值功能。
提示
* 關(guān)聯(lián)式傳感器處理是一種領(lǐng)先并日益成熟的技術(shù)。
* 隨著設(shè)計(jì)者在傳感器中放入更多的處理能力，傳感器也在變得智能化。
* 各種類型的應(yīng)用（從高端到低端系統(tǒng)）都正得益于更多組傳感器的使用，使它們能夠處理更復(fù)雜的使用場(chǎng)景。
參考文獻(xiàn)
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超級(jí)計(jì)算
傳感器融合的含義是將感測(cè)數(shù)據(jù)或從感測(cè)輸入獲得的數(shù)據(jù)組合起來，從而得到在某種意義上更加準(zhǔn)確、更加復(fù)雜或更可信賴的信息，它們好于這些信號(hào)源獨(dú)立使用的情況。在某種情況下，數(shù)據(jù)可能來自于單一類型的傳感器，它采集了有關(guān)某種主題的數(shù)量龐大的相似數(shù)據(jù)，如一次 CT（計(jì)算機(jī)斷層）掃描、一次 MRI（核磁共振成像）掃描、金融營(yíng)銷圖表、藥品與遺傳匹配，甚至用于發(fā)現(xiàn)地下油田的從脈沖信號(hào)中獲得的地震數(shù)據(jù)。這些場(chǎng)景中存在著如此多的數(shù)據(jù)，一個(gè)人不可能完全搞懂，只能用一臺(tái)計(jì)算機(jī)將其預(yù)先處理成為一種易管理和可用的格式。由于相關(guān)的數(shù)據(jù)量是如此龐大，因此要在一個(gè)合理的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生有用的信息，就需要各種含多個(gè)處理器的超級(jí)計(jì)算機(jī)架構(gòu)。 放射線專家受益于 CAD（計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)）技術(shù)，該技術(shù)采用超級(jí)計(jì)算和大量數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，相當(dāng)于提供了第二對(duì)眼睛，幫助他們解讀醫(yī)療影像。CAD 軟件并非替代影像技術(shù)，而是在解讀醫(yī)療影像時(shí)，通過密集的計(jì)算處理提供虛擬的輔助。這類 CAD 系統(tǒng)的問題之一是數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的質(zhì)量，以及達(dá)到這種質(zhì)量等級(jí)所花費(fèi)的時(shí)間。當(dāng) CAD 軟件辨別醫(yī)療影像中的特征時(shí)，它采用一種減少假陰性指示的方法，使特征獲得放射線專家的注意。醫(yī)學(xué)界在用 Hologic 的 ImageChecker 系統(tǒng)等設(shè)備作 CT、乳腺攝片和肺結(jié)核檢查時(shí)，大規(guī)模地使用了 CAD。
評(píng)論