[ 導讀 ] 智能手機應用軟件日益龐大的生態系統很大程度上要歸功于MEMS傳感器。事實上，由于智能手機永遠在線的互聯網訪問和傳感器技術的不斷發展，智能手機正在快速變成地球上最大的無線傳感器網絡。

      智能手機應用軟件日益龐大的生態系統很大程度上要歸功于MEMS傳感器。事實上，由于智能手機永遠在線的互聯網訪問和傳感器技術的不斷發展，智能手機正在快速變成地球上最大的無線傳感器網絡。

 　　“手機天生就是一個傳感器，即使是麥克風也能從背景或交通噪聲透露你所處的環境情況。通過使用傳感器融合，你可以從包括環境光線傳感器在內的所有傳感器上獲得信息，并創建以前從未想到的應用軟件。”iSuppli公司分析師Jérémie Bouchard表示。

 　　移動手機中的MEMS傳感器不僅能讓用戶對應用軟件著迷，而且今后還能用來監視星球脈沖信號。“由于移動手機中使用了MEMS傳感器，使得我們如今能以更加高效的方式與世界發生交互，而不僅只是讓人感到驚嘆。”MEMS Industry Group(MIG)公司管理總監Karen Lightman表示，“在整個世界范圍內，MEMS傳感器正在不斷提高使用這些傳感器的人們的生活質量。”

這款ST的MEMS陀螺儀擁有運動部件，能使用科里奧利效應跟蹤角速度。

     “今天，互聯網只是一個可以尋找信息和執行計算的大腦，但傳感器能使這個大腦意識到周圍事物。”惠普實驗室高級研究員、惠普超靈敏加速度計開發人員Peter Hartwell指出，“我們正在給地球增加中央神經系統，它能幫助我們獲得我們需要的信息，以便正確理解人類帶來的影響。”

 　　蘋果公司已經開始革命性創舉，在iPhone手機中配備了加速度計，可以使顯示器從縱向顯示自動變成橫向顯示。競爭對手也迅速跟進。現在蘋果有大量創新的應用軟件用到iPhone的加速度計，包括游戲、健康護理、體育訓練以及大量開發人員殫精竭慮想出的無數其它應用。

 　　加速度計響應用戶運動的能力可以將以前平淡無奇的操作(如手工滾動)轉換成類似游戲中的體驗(如通過傾斜實現滾動)，從而充分激發用戶對移動手機的使用激情。在前代智能手機中增加加速度計的競賽如今已經變成增加MEMS陀螺儀的競賽，明年的設計還可能增加大氣壓力、溫度和濕度傳感器。

MEMS傳感器廠商一覽表

    “由于智能手機中所有傳感器的加入，智能手機正變得越來越聰明。僅僅擁有互聯網連接并不能使你的手機聰明起來。”Invensense公司創始人Seve Nasiri表示。該公司去年向市場推出了首款三軸陀螺儀。

 　　Invensense將其陀螺儀賣給了蘋果。這家OEM商從更大的供應商意法微電子公司購買產品。Invensense公司計劃在今年[FS:PAGE]晚些時候進行IPO，并聲稱有許多設計贏得了Android手機制造商的定單，同時預測采用陀螺儀的Android手機將在今年底前推向市場。

 　　“目前有兩大陣營：蘋果陣營和Android陣營。”Nasiri表示，“蘋果有強大的能力在iPhone手機中增加新的傳感器，因為有大量開發人員正在開發使用這些傳感器的應用軟件。其它智能手機供應商對此一直非常羨慕，但無法超越蘋果的應用軟件商店。

 　　“Android想憑借作為蘋果競爭對手的應用軟件商店(Android市場)攻克游戲領域。現在，Android手機制造商不必考慮下一個殺手級應用。他們只需增加傳感器，應用軟件商店就會找到使用這些傳感器的最佳方式。”

 　　MIG的Lightman表示，“我相信，如果沒有MEMS傳感器，就不會存在應用軟件商店現象。”

 　　這個市場非常巨大。隨著一些MEMS傳感器的價格下降至不到1美元，每家智能手機供應商都在想方設法填補蘋果傳感器的空白。因此針對MEMS傳感器的移動設備市場將非常繁榮，iSuppli公司的Bouchard認為。他甚至預測，明年手機中的MEMS芯片將從2010年的8.21億美元上升到10億美元之上，到2015年這個市場將超過20億美元。

      創新使用智能手機傳感器的首個應用是針對電源管理的內部程序，這是供應商在設備中增加加速度計后自己想出來的。例如，如果軟件能夠從振動推斷手機放在汽車上，那么手機的Wi-Fi無線功能將被關閉，從而節省電能。或者，如果手機處于靜止狀態，可以通過停止持續地刷新來自GPS接收機的數據而達到節能效果。

 　　雖然這些是智能功能，但它們不能充分利用來自無數正在使用的其它智能手機的信息。能夠通過使用其它手機的數據而擴展傳感器范圍的應用軟件將是下一波發展潮流。

 　　“目前有兩種全球性部署的無線傳感器網絡。”意法微電子公司MEMS業務部總監Benedetto Vigna表示，“第一種網絡部署在所有帶MEMS傳感器的移動設備中，包括手機、上網本、筆記本電腦和像智能數碼相機等其它手持設備。第二種網絡部署是固定位置的特殊傳感器節點，這些節點沒有手機的全部功能，但同樣通過無線方式連接到互聯網。”

意法半導體的MEMS陀螺儀芯片跟蹤兩個對稱軸的角動量驅動器 

 

      這種固定位置無線傳感器網絡正在全球范圍內迅速擴散，適合從環境監視到橋梁維護到緊急事件準備等眾多專門用途。惠普公司最近簽署了一筆向殼牌石油公司提供超靈敏加速度計[FS:PAGE]的交易，這些加速度計用于實現能夠探明新石油儲量的無線地震成像系統。另外，全球智能公用事業計量系統也在他們的無線節點中增加MEMS傳感器。

 　　舉例來說，日本正在用加速度計升級全國范圍內的無線煤氣表網絡，專門用于地震監測。

 　　“日本總有某類(地震)監測網絡，因為當地的地震非常頻繁。但在用加速度計改裝他們的無線煤氣表后，他們將擁有一個改進的網絡，其中每個節點是固定的，并且在已知的位置，因此不同于裝在人們口袋中隨處移動的手機發出的加速度數據。”ADI公司高級應用工程師Harvey Weinberg表示。

 　　然而，固定位置的無線網絡不能跟蹤實時人口分布情況，而智能手機傳感器密度將隨用戶分布情況而變動。因此基于智能手機的無線傳感器網絡能夠用來監視空氣質量，還能成為在擁擠的體育場中檢測有毒氣體的更高分辨率網絡。

 　　在美國，應用軟件開發人員正在集中開發地震監視軟件。由斯坦福大學贊助的地震捕捉網絡(QCN)要求成員自愿提供由他們的互聯網連接設備(大部分是筆記本和臺式電腦)中的加速度計產生的數據用于加速地震監測。地震捕捉網絡激發了另一個由加州理工學院贊助的類似項目，稱為公共地震網絡，旨在增加來自智能手機中的加速度計產生的數據。

 　　目前而言，這些項目能夠滿足記錄地震活動的要求。但由于地震活動是從一個點向四周幅射出去，因此最終這些項目將試圖足夠快地檢測震中位置，再通過呼叫震中附近人們的電話，給他們提供長達60秒的警告。

 　　其它應用將使用手機產生的數據提供重要程度較低但同樣實用的服務。“有許多應用軟件可以使用由手機產生的數據流。只是知道人們在哪里就能實現難以置信地強大功能。”Weinberg表示，“如果有許多人在公交站臺等車，也許可以往這條線路增派一輛公交車；或者有許多人在商店里(正在排隊等待的顧客手機中發出的數據也許能提示這一點)，表明在收銀臺需要更多的職員。”

　　目前已有應用軟件能幫助醫生遠程診斷病人，將手機傳感器用作診斷設備。一個被稱為3GDoctor的服務可以讓病人通過3G視頻電話連接咨詢醫生。自動化助手可以收集病史和癥狀信息，比如傷口圖像或咳嗽的聲音樣本。醫生在遠程評估這些信息，也許通過短信形式向病人詢問一些問題，或請求更多的圖像或聲音，然后呼叫相關人員一起討論診斷結果，并使用裝有前后攝像機的視頻電話面對面功能推薦治療方案。

 　　“我們將智能手機做成醫療診斷傳感器，這比正[FS:PAGE]常到醫院看病還要智能。在醫院里又是打針又是化驗，到頭來醫生可能仍然不知道你的病情。”3GDoctor業務開發負責人David Doherty表示。“我們相信智能手機的每個功能都是醫生可以用來診療的潛在醫療傳感器。你可以用攝像機和麥克風描述你的癥狀，顯示器可以顯示圖像來測試你的視力，觸摸屏可以檢測手指的震顫。未來可能會有更多使用其它傳感器的應用，這些應用將有助于病人向醫生描述病情。”

 　　例如，Doherty介紹了一種未來保健應用軟件，它能通過觀察人們睡覺時的狀態決定喚醒他們的最佳時間，使他們醒來時感覺精神百倍。預設時間的鬧鈴可能打斷睡眠者的美夢，而這種應用軟件可以觀察睡眠狀態，分析呼吸節奏和翻身情況，然后在合適的時刻叫醒他。

 　　還有其它應用程序專注于檢測緊急事故但不觸發錯誤報警，因為錯誤報警是困繞專用醫療監護設備的一大難題。“例如，如果急救公司獲得一條你摔倒了的手機短消息，他們會在派救護車前打電話給你，確認你是否只是摔了手機而已。”Doherty表示。

 　　再過幾年，Doherty預測，像3GDoctor這樣的服務能讓用戶從其它病人那里收集龐大的傳感器數據，用于自我診斷疾病。(

例如，在你用你的手機麥克風記錄好你的咳嗽后，這些記錄將與數百萬條從已知病癥的人們那里獲得的其它咳嗽記錄進行比較和匹配。

 　　“3GDoctor是開發人員以創新方式使用全部手機傳感器創建實際應用的優秀例子。”iSuppli公司的Bouchard表示。

 　　多類別傳感器全面感測未來世界

 　　到明年這個時候，除了加速度計、磁力計(羅盤)、全球定位系統、接近傳感器和陀螺儀(用于精密移動檢測)外，許多智能手機有望使用大氣壓力傳感器進行海拔高度測量。加上來自加速度計、陀螺儀、磁力計和壓力傳感器的數據，我們就可以實現室內的位置推測(定位)，進一步完善定位服務。

 　　“位置推測技術能縮短人們尋找東西的時間，防止人們迷路，從而改善人們的生活，而且還會出現更重要的、能夠實際拯救生命的傳感器應用。”Lightman指出，“我們只是摸到了MEMS傳感器應用的門邊而已。”

 　　下一代MEMS器件將融合來自多個傳感器的數據。慣性測量單元(IMU)將加速度計、陀螺儀、磁力計和大氣壓力傳感器整合在單個CMOS裸片上。三軸陀螺儀可以用來保持精確的航向，而三軸加速度計用于測量線性運動，三軸磁力計正確地保持朝向用戶位置的地圖。壓力傳感器通過測量高度實現“第十軸”，從而讓定位[FS:PAGE]應用軟件能夠精確地指出用戶在大樓的某一層。

 　　“Invensense公司、也許其它MEMS供應商也一樣能在5年內向市場推出在同一CMOS裸片上集成完整10軸IMU的產品。”Nasiri指出。

 　　其它MEMS芯片制造商也在研究集成式IMU，但在較短的時間內，可能會在同一封裝內集成多個MEMS芯片。“意法微電子公司將在兩年半時間內開發出單個封裝的IMU產品，但其內部可以包含多個MEMS芯片。”Vigna透露。

 　　供應商們還計劃開發全功能的組合式傳感器，以便通過覆蓋地球的互聯網手機組成的全球網絡監視環境變化。

 　　“我們正在研究單封裝環境傳感器，可以用來測量溫度、濕度和壓力，并且可能包含氣體傳感器。”Vigna表示。

 　　氣體傳感器設計用于檢測廣泛的化學和生物藥劑。這種傳感器范圍十分廣泛，從相當便宜、可以集成進任何手機的紅外LED化驗傳感器到支持高端手機判斷懸浮在你四周所有物質的超高精度激光光譜芯片——甚至可以識別因鄰桌有人咳嗽而在空氣中傳播的微生物。

 　　所有這些服務將在互聯網基礎上創建一個新層，這個新層由全球無線網絡中每個節點上做的所有測量結果組成，惠普技術開發部著名的技術專家兼戰略家Rich Duncombe表示。

 　　“在互聯網之上增加這一額外的傳感層是IT業興起的第四波浪潮，目前我們只是剛剛啟動，需要用20年左右時間才能完成。”Duncombe認為，“我們已經經歷了最初的三個信息技術浪潮——大型計算機、個人計算機和網絡計算——目前處于第四波，或‘IT無處不在’這一波。”

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