高精度低能耗—國外標桿IMU分析
如今，由分立的慣性傳感器組合成的三軸、六軸、九軸IMU，將加速度傳感器、陀螺儀、磁傳感器等MEMS器件集成在一起，以滿足生產廠商更小體積、更低成本的要求，同時賦予用戶更豐富的使用體驗。
博世BMI系列
博世在消費類IMU領域可以算得上行業領導者。旗下BMI系列IMU已經從BMI055到BMI270迭代了多個版本，適用于多種不同應用場景。
（BMI270，圖源：博世官網）
BMI270是博世針對可穿戴設備優化的IMU，主打的是超低功耗。優化主要針對可穿戴設備上直觀的活動和手勢識別。這一款6軸的傳感器結合了16位三軸陀螺儀和16位三軸加速度計，沿用了博世久經考驗的陀螺儀技術，擁有極低漂移和低噪聲。
在這款IMU中，加速度計的零重力偏移為±20毫克，陀螺儀的零重力偏移在±0.5dps間。BMI270是業界首個采用靜止CRT功能的自校準陀螺儀，通過補償ems典型的焊接漂移，確保焊接后的靈敏度誤差降至±0.4%。
BMI270能在不喚醒主系統處理器的情況下，獨立處理活動跟蹤、計步和手勢識別等多個功能。這些獨立于處理器的功能包括在達到一定步數時發送中斷信號。BMI270主打的超低功耗，在強大且準確的手勢和活動識別功能下電流消耗僅為30μA。
TDK ICM系列
TDK的IMU分為由3軸加速度傳感器和3軸陀螺儀構成的6軸IMU、進一步組合氣壓傳感器的7軸IMU、再組合3軸羅盤的9軸IMU。TDK旗下IMU產品以相對精度、傳感器吞吐量和溫度穩定性著稱。
以ICM-20602為例，該系列是組合了3軸陀螺儀和3軸加速計的6軸IMU，同時內置16Bit ADC。ICM-20602具有±250dps、±500dps、±1000dps和±2000dps可編程FSR的三軸陀螺儀以及可編程FSR為±2g、±4g、±8g和±16g的三軸加速度計。
ICM-20602工作電路
該IMU陀螺儀靈敏度誤差范圍在±1%，陀螺儀噪聲僅為±4mdps/√Hz，而加速度計的噪聲在±100μg/√Hz，在靈敏度誤差范圍上TDK表現得一如既往的穩定。同時該系列允許系統處理器通過讀取傳感器數據然后進入低功耗模式來降低功耗。另外，該設備通過支持20000g shock提供了高魯棒性。
這一系列的IMU通過TDK專利CMOS-MEMS制造平臺（通過晶片級鍵合將MEMS晶片與配套CMOS電子器件集成），將封裝尺寸降低至3mm x3mm x0.75mm（16-pin LGA），在高性能低成本上是較為領先的。
意法半導體 LSM系列
以LSM系列里LSM6DSL來做分析。
LSM6DSL各種傳感元件采用專門的微機械加工工藝制造，而IC接口則采用CMOS技術開發。該技術允許設計專用電路，經過修整以更好地匹配傳感元件的特性。LSM6DSL的滿標度加速度范圍為±2/±4/±8/±16 g，角速率范圍為±125/±250/±500/±1000/±2000 dps，這一類行業標準指標各廠商區別不大。
（ST LSM和ISM系列，圖源：ST官網）
在該系列公開參數中，該模塊能在高性能模式下以0.65 mA電流低功耗運行，正常模式下則為0.4 mA。對比上文的BMI270，好像看上去LSM6DSL功耗會略大，但值得注意的是，LSM6DSL提到了陀螺儀和加速度計低耗“Always-on” 這個概念，即該系列的陀螺儀和加速度計會常駐低耗狀態。
在節電設計上ST不得不說下了不少苦功，設計了iNEMO 慣性模塊，即在IMU中內嵌了機器學習內核。MLC運行一個傳感器內置的分類引擎，卸載主處理器的負荷以運行不同的任務，或者讓主處理器進入睡眠狀態以節電，同時內置的傳感器可以識別運動數據。ST始終保持著同類IMU最佳功耗水平。
小結
從國際一流的IMU廠商旗下的產品來看，基于MEMS加工工藝的IMU技術將向高度集成化方向、高性能方向、高組合化方向和低能耗方向發展。
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