MEMS傳感器彌補GPS的不足

慣性傳感器會因為其品質(zhì)而具有不同的漂移度，設計人員可以利用GPS或是地磁儀來校正此漂移。

除了良好的傳感器設計以外，導航應用最主要的挑戰(zhàn)則是決定不同時候以哪些傳感器為準。慣性MEMS加速度計和陀螺儀已經(jīng)證明，它對于設計人員完成一套完整功能的檢測系統(tǒng)設計，具有良好的輔助作用。

在GPS信號會中斷以及機械和電子設備產(chǎn)生磁力干擾的室內(nèi)工業(yè)或醫(yī)療環(huán)境中，設計人員必須通過非傳統(tǒng)方案實現(xiàn)機械導引。許多新興應用，例如手術工具導航等，所需要的精度顯著高于汽車導航。在所有這些情況中，慣性傳感器都是一個選項，能夠在視線受阻或是其他干擾來源會對非慣性傳感器造成不利影響時，提供維持精確度所需的航位推算指引。

圖1顯示的是一個通用慣性導航系統(tǒng)(INS)，可以用來導引從手術工具到汽車、飛機等的任何東西。該INS模型包括一個卡爾曼濾波器，這種濾波器首先用于阿波羅登月任務，目前則已普遍應用于移動通信的鎖相環(huán)中，以提供多個良好但不完美的傳感器相結合的機制，從而獲得關于位置、方向和總體動態(tài)特性的最佳估計結果。

圖1，結合多種類型傳感器并借助卡爾曼濾波的慣性導航系統(tǒng) 。

在手術應用領域，INS可以起到輔助導航的作用，依據(jù)病患的個體特點，幫助對準人工關節(jié)，例如膝蓋或髖關節(jié)等。除了能夠?qū)崿F(xiàn)更好的對準(以提高舒適度)以及更快速、侵入較少的手術之外，采用正確的傳感器也有助于消除手部顫動和疲勞的問題。

近年來，純粹的機械式對準通過光學對準來輔助補充，但正如阻礙汽車導航的GPS信號阻斷問題一樣，手術室中潛在的視線阻礙會限制光學傳感器的精度。以慣性導引的手術對準工具則能夠輔助補充(甚至取代)光學導引，不會有視線方面的問題，同時能夠提供尺寸、成本和自動化方面的潛在優(yōu)勢。

在消費應用極力追求小尺寸、低功耗、多軸慣性傳感器的同時，某些傳感器開發(fā)人員同樣重視開發(fā)緊湊、高精度、低功耗、高性能的傳感器。這些具有良好環(huán)境適應性的傳感器，正在工業(yè)、儀器儀表及醫(yī)療市場掀起一波采用MEMS慣性傳感器的浪潮。