如果農場基于豐富的傳感器內容來聯合利用自動化地面車輛和航空器，那么地面作業將更加有效；如果手術室能夠將經典的導引技術供精密制導機械臂使用，那么成功率將得到保障；如果救援行動中能夠精準定位施救人員的位置，那么生還幾率將大大提高。要想實現諸如此類的假設，精密慣性傳感器有望發揮巨大作用。在MEMS領域深耕數十年的ADI，其高性能慣性檢測解決方案就正在實現這些愿景，并已有應用成功的案例，例如：

- 通過將MEMS IMU嵌入到農用車，檢測其實時運動，精度可以達到厘米級。這樣避免了部分土地未收割或者未播種的情況，實現增產增收。

- 外科手術導航系統KneeAlign®2采用ADI MEMS IMU，憑借其可以在數秒時間內測定病人脛骨旋轉中心，并精確計算出切骨角度。病人膝蓋經完整動作掃描后，醫生依靠ADI IMU捕捉到的定位與動態數據，可以快速測定股骨切割塊的精確方位。

- 執行救援任務時，進入了建筑結構或者是復雜環境下，ADI MEMS IMU可以識別施救人員當前的運動類型并測量步數和步幅，提供精確到米的定位精度。并且ADI MEMS IMU能夠抑制錯誤運動，例如震動、沖擊以及腳或身體左右搖晃/搖擺。

打鐵還需自身硬，傳感器融合算法還需要MEMS的高精度

從上述應用不難看出，其關鍵在于MEMS傳感器的高精度，而精度的提高可以通過選擇質量更高的傳感器來實現。不過曾有一種不切實際的說法是，可以利用傳感器融合算法，通過編程使技術水平很差的傳感器獲得良好的性能。傳感器融合的確可用于某些校正，例如：利用溫度傳感器校正其他傳感器的溫漂，或利用加速度計(g)傳感器校正陀螺儀的重力效應。但即使是在這些情況下，也只能依據環境來校準給定傳感器，而無法提高它在校準點之間維持性能的固有能力，也就是說，只能插值而無法維持校準精度。質量較差的傳感器通常會迅速漂移，如果不進行廣泛和成本高昂的校準，精度會立即下降。

簡言之，傳感器融合雖然可以提供確定性的校正（如溫度補償），并會基于系統狀態知識，管理從一個傳感器到另一個傳感器的切換過程，但是軟件對于彌補不確定性差距的作用不大，無法彌補傳感器內在的缺陷。并且就算是高質量傳感器為使器件發揮最高性能，通常也需要進行一定的校準。因此，校準和補償步驟越來越多地被看成是傳感器制造商必須提供的嵌入式功能。

低成本、高性能如何兼得？戰術級慣導展示標準范例

在保證精度性能的同時，傳感器制造商還需要考慮的就是更小尺寸和更低成本。不得不承認以降低成本為主要目標的MEMS結構設計通常會犧牲性能，有時甚至會嚴重削弱性能。例如縮小硅片質量和用塑料封裝消費級產品等，對MEMS性能有很大的不利影響。

不過我們可以做一些簡單的選擇來避免這一情況的發生，比如我們了解要從微機電器件提取精確穩定的信息，必須有很高的信噪比，而信噪比是由硅片面積和厚度決定的，另外還要選擇適當的器件封裝和系統外殼，使硅片受到的應力最小。在一開始定義傳感器時便牢記最終應用的性能要求，據此優化硅片、集成、封裝、測試和校準方法，使得在復雜環境下也能維持原有性能，并且使成本最低。所以針對性能的設計與針對成本、尺寸、功耗效率的設計并不是互相排斥的。對此，ADI推出的工業MEMS IMU ADIS16488A就是個標準的范例。

ADIS16488A iSensor®是一款戰術級10自由度慣性傳感器能夠適應最苛刻的應用，它采用僅為47 mm x 44 mm x 14 mm的模塊封裝，內含一套完整的慣性系統，一個三軸陀螺儀、一個三軸加速度計、一個三軸磁力計和一個壓力傳感器。每個慣性傳感器都實現了iMEMS®技術與信號調理技術的完美結合，可提供優化的動態性能。不僅如此，工廠校準針對各傳感器的靈敏度、偏置、對準和線性加速度（陀螺偏置）進行校準，所以各傳感器均有其自己的動態補償公式，可提供精確的傳感器測量。

ADIS16488A功能框圖

ADIS16488A MEMS IMU 高性價比和成熟的高性能及可靠性

值得一提的是， 與復雜且昂貴的分立設計方案相比，ADIS16488A為精確的多軸慣性檢測與工業系統的集成提供了簡單而高效的方法。所有必需的運動測試及校準都是工廠生產過程的一部分，大大縮短了系統集成時間，嚴格的正交對準簡化了導航系統中的慣性坐標系對準。此外，SPI和寄存器結構針對數據收集和配置控制提供簡單的接口，以及10自由度高性能傳感適合苛刻的消防救援類應用和商業航空電子設備等。

結語