MEMS（微機電系統）傳感器已發展了40余年，已滲透到汽車、工業和人們的日常生活中。例如手機里常用的麥克風和加速器。手機里的MEMS麥克風越來越多，以更好地拾音；手機加速器的精度越來越高，例如當你用手機導航時，車開進了隧道，手機依然可以導航，這時已經不是靠衛星導航了，而是靠手機里的MEMS芯片來實現的。

在交通工具方面，汽車安全氣囊、車身平穩控制，或者高鐵上的一些安全監測都會用到MEMS。

醫療方面，一個典型的案例是過去非常依賴醫生精準的手術技術，現在用一些非常小的MEMS傳感器，可以對手術路徑做引導，讓一些不是那么專業的醫生依然可以做專業的手術。

不久前，ADI公司亞太區微機電產品線總監趙延輝先生向電子產品世界等媒體介紹了MEMS傳感器在位置服務、智能制造和地震監測中的最新應用動向，以及ADI的部分領先產品。   

ADI亞太區微機電產品線總監 趙延輝

1 高精度位置服務的剛需

1.1 位置服務的10大應用場景

2019年10月底、11月初時，中國移動投入了3億多元，購置了4千多個基站，這些基站不是通常意義上的手機通信的基站，而是用來提供高精度位置服務的。

為什么中國移動要提供這種位置服務？因為現在5G時代正在到來，可以真正通過5G技術實現萬物互聯。萬物互聯之后，還需要知道“物”的準確位置。下圖列出了公認的需要高精度定位的10大應用，包括自動駕駛、手機定位等。

1.2 彌補衛星導航的不足

我國的北斗三號衛星在2020年可以完成全球布局，也會為國內利用北斗實現高精度位置服務的市場帶來井噴式的發展。這和MEMS有什么相關性呢？實際上，海量的需求連到網絡里需要位置的信息，是離不開慣性導航的，因為以下5方面會帶來很大的定位精度的誤差。

1）現在北斗三號衛星的誤差精度大約是2.5~5 m的精度，這對很多應用還是遠遠不夠的，因為假如這時連著1個岔路口，導航有可能指引出錯誤的方向。因此，一定需要一些輔助的手段來提高衛星導航的精度。

2）俗話說：做衛星導航是靠天吃飯的，因為衛星在外太空把信號傳過回來，首先要穿過大氣電離層和對流層，會有一定的折射誤差，因此手機及高精度的接收機都會收到一定的噪音。

3）能通過衛星來定位，是因為我們準確地知道了衛星的位置，但是衛星也有軌道誤差。

4）在理論情況下，各種手機或接收機能夠接收到衛星傳回來的信號。但很多人生活在城市峽谷里——不僅接收到衛星直接傳回來的信號，還有衛星信號打在建筑物上再折射回來的信號，它們會產生多路徑的效應。

5）一些場景沒有衛星信號。例如汽車開進隧道或室內停車場。這對于現在非常火爆的自動駕駛概念是個挑戰，因為自動車行駛到隧道里，不能駛出車道線，一般行業要求精度不超過20 cm，這時候只能靠慣導了。慣導利用了MEMS技術。

1.3 MEMS慣導是定位安全的最后一到屏障

也許有人認為有點危言聳聽，例如車進入了隧道，還有很多其它技術，例如還有視覺和雷達的技術都是可以用的。但是有兩點理由。

1）所有的其它技術都非常依賴于外部的環境。例如衛星導航必須得能看到衛星，才能利用衛星導航。關于雷達，由于霧霾等空氣質量的影響，雷達有可能失效。關于視覺，也和人眼一樣，以隧道場景為例，假如白天外面非常明亮，從一個很亮的環境忽然行駛到很暗的環境里，就像人眼會瞬間致盲一樣，這時候視覺也提供不了準確的位置判斷。還有在強光下，人會看不清東西，視覺也一樣。所以視覺受到太多的環境影響，包括車載里程計，車載路面打滑怎么辦？它們都太依靠外部的環境下。只有慣導IMU（慣性測量單元），不依賴于任何的外部環境。

2）在做導航定位的時候，感覺導航更新較慢，例如車速開得很快的時候，到一個路口，開過去了才說岔路右轉。這是因為很多衛星導航或者視覺更新速度太慢了，例如衛星導航，一般是1 s更新1次，現在最快可以做到幾十Hz，即1 s更新幾十次。對于高端的應用，涉及到國防安全的應用，盡管最多可達幾百Hz級，仍遠遠達不到連續導航的水平。連續導航至少需要做到幾ms級，這是ADI IMU可以輕松做到的。

不過，IMU也并非十全十美，取決于多長時間，例如進入隧道了，在其它傳感器都失效的情況下，希望車不出車道線20 cm的精度，要依靠IMU 10 s、1 h都能做得到嗎？這時，依賴IMU的時間越長，需要選擇的傳感器的精度就要越高，這意味著在做傳感器融合的時候，并不是傳感器越多越好，而不考慮傳感器的性能。如果選擇不當，可能拿來的都是一些無用的數據，無法實現精準的定位。