作為慣性定位技術的核心設備，隨著物聯(lián)網、人工智能等技術的不斷成熟，IMU（慣性測量單元）的應用場景進一步拓展，市場需求持續(xù)增長。根據市場調研機構Yole 的統(tǒng)計數據，全球IMU市場規(guī)模有望從2018年的13.79億美元、12.04億顆增長至2027年的27.92億美元、22.82億顆，其中汽車和消費電子是主要的應用領域。
在2024年上海世界移動通信大會（MWC上海）期間，電子發(fā)燒友網記者在意法半導體（ST）展臺上，看到了該公司基于LSM6DSV32X這顆IMU新品打造的demo演示，現(xiàn)場感受了這顆IMU上的SFLP（SensorFusion Low Power，低功耗傳感器融合）等創(chuàng)新技術，并與意法半導體中國區(qū)MEMS Sensor產品部市場部經理劉軼就LSM6DSV32X器件創(chuàng)新和應用創(chuàng)新進行了深入交流。
高性能、低功耗6軸小型IMU
IMU的基本工作原理是利用陀螺儀和加速度計測量載體在慣性參考系下的角速度和加速度，并對時間進行積分以計算載體的速度和位移，從而了解物體的位置變化和移動方向。因此，加速度計和陀螺儀是IMU的核心。
意法半導體LSM6DSV32X是該公司打造的第三代消費類傳感器，集成一個滿量程32g的加速度計和一個滿量程4000 dps的陀螺儀，可測量高強度的運動和撞擊，包括自由落體高度估算。劉軼在demo展示時指出，LSM6DSV32X內部自帶校準功能，能夠消除陀螺儀零偏的影響，保障器件輸出數據的準確性。
LSM6DSV32X demo演示，電子發(fā)燒友網記者現(xiàn)場拍攝
在產品設計上，意法半導體對LSM6DSV32X進行了大量的創(chuàng)新，包括內置SFLP技術，內置機器學習核心（MLC），以及采用三通道架構等。
SFLP技術能夠以節(jié)能的方式結合加速度計和陀螺儀的數據，值得注意的是，這個過程無需MCU介入，傳感器融合算法固化在Sensor里。劉軼表示，SFLP技術讓LSM6DSV32X能夠提供“不間斷”的低功耗體驗，執(zhí)行3D方位跟蹤算法時功耗僅為30μA，高性能模式下其功耗也只有550μA，可以給高端消費電子應用帶來極致的高性能和低功耗體驗。
意法半導體擁有一系列內置MLC和基于決策樹的AI算法的智能傳感器，LSM6DSV32X就屬于這個產品系列。并且，LSM6DSV32X內置可編程有限狀態(tài)機（FSM），用于加速度計、陀螺儀和外部傳感器數據處理，速率高達960Hz。因此，這款IMU支持自適應自配置（ASC）特性，支持FSM根據檢測到特定運動模式或MLC中配置的特定決策樹的輸出，實時自動重新配置器件，以持續(xù)優(yōu)化傳感器的性能和功耗，這個過程無需主機處理器的任何干預。劉軼指出，“將MLC嵌入到IMU是意法半導體的首創(chuàng)，這個MLC核能夠同時生成4個決策樹，可以不停地收集數據，然后對數據進行訓練，最終將結果發(fā)送給外部的MCU或處理器，這樣就可以完成傳感器的實時配置?！?/p>
LSM6DSV32X針對用戶界面、OIS和EIS采用三通道架構，并且是三個具有專用的配置、處理和濾波功能的獨立通道，能夠分別處理加速度數據和角速度數據。劉軼稱，“在過往的IMU中，用戶界面使用一個通道，OIS和EIS復用一個通道。目前OIS的需求越來越多，因此我們在LSM6DSV32X中為OIS單獨開設了一個通道。并且，用戶界面、OIS和EIS對陀螺儀和加速度計的量程要求也不一樣，而LSM6DSV32X可以在三個獨立通道中輸出數據，實現(xiàn)不同量程的同時使用。”另外，該器件嵌入Qvar（電荷變化檢測），用于用戶界面功能，如輕擊、雙擊、三擊、長按壓或L/R-R/L滑動。
除了高性能和低功耗之外，意法半導體LSM6DSV32X也是一款小型化器件，采用2.5mm x 3mm x 0.83mm 14引腳LGA封裝，非常小巧。
幫助高端消費電子實現(xiàn)差異化功能
上述內容提到，意法半導體LSM6DSV32X可測量高強度的運動和撞擊，包括自由落體高度估算。在實際應用中，這顆IMU讓開發(fā)者能夠在可穿戴設備、資產跟蹤器以及工人碰撞和跌倒警報器等應用上開發(fā)更多新功能，延長電池續(xù)航時間。
劉軼對此舉了幾個典型的創(chuàng)新案例。首先是在可穿戴設備市場，LSM6DSV32X可用于運動跟蹤、手勢檢測等。劉軼表示，“目前，LSM6DSV32X在可穿戴領域已經形成客戶訂單的小批量交付，包括智能手表、xR等應用方向。對于可穿戴設備而言，其處理器性能相對來說并不那么強大，LSM6DSV32X為這些設備帶來邊緣計算的AI能力，可以實現(xiàn)更好的差異化功能創(chuàng)新?！?/p>
第二個是在智能手機市場，LSM6DSV32X可以用于跌落檢測、折疊屏檢測、車禍報警等。劉軼指出，“當前熱門的折疊屏手機，上下折疊和左右折疊，手機提供內容的方式是不同的，高精度的LSM6DSV32X可以準確地獲取這些狀態(tài)量，以提供更好的用戶體驗?！?/p>
第三個是在PC市場，LSM6DSV32X可以用于跌落檢測、使用狀態(tài)檢測和屏幕開關檢測等。劉軼介紹說，“LSM6DSV32X可以準確檢測到消費者目前使用PC的狀態(tài)。如果是放在腿上，用戶可能是臨時使用或者在出差，這顆IMU就會提醒PC處理器以低功耗狀態(tài)提供功能，以延長待機時間；如果是放在桌子上，大概率就是正常的辦公，這顆IMU會提醒PC處理器以高性能狀態(tài)運行?！?/p>
