边缘传感器融合：两个观点

传感器融合是莱迪思FPGA的流行应用，特定应用程序通常是在格子的营销团队成员之间讨论的话题。由于其低功耗和小尺寸，格子FPGA通常用于边缘应用中的传感器融合。bobappios下载地址但是，我们两个人之间的最近谈话说明了什么定义了“边缘应用程序”可能在终端市场之间有所不同，以及检查这些差异的博客文章可能是信息性的。bob88体育登陆

An industrial engineer working in a factory may understand “the Edge” to refer to the boundary between the physical world, in the form of a machine on a production line, and the non-physical world, in the form of the factory’s intranet and/or the internet. In this case, what the engineer considers to be an Edge device may comprise sensors, actuators, and a control system used to monitor the state of a machine and perform any corrective actions as necessary. Oftentimes, such a device may feature some sort of cognitive (reasoning, thinking) capability in the form of artificial intelligence (AI).

例如，考虑机器维护的情况，例如，存在可以使用的各种策略，包括反应性，先发制人和预测性。在反应性维护的情况下，该想法是运行机器，直到它失败，然后修复它。这种策略的吸引力是大多数时候可以忘记机器。问题是，当机器失败时，它可能会扰乱整个生产线，使潜在的小问题蘑菇成为一个主要问题。在先发制品维护的情况下，机器是服务的，并且在基于时间的时间表或运行数量的时间内替换所选部件。这种策略的优点是机器通常在没有问题的情况下运行很长时间。问题是与在其时间之前替换零件的成本以及执行可能不必要的维护任务所需的资源。在预测维护方面，这个想法是为边缘设备使用它的AI来监控机器的健康，寻找异常或趋势，然后指导维护团队在进入实际问题之前解决潜在问题。

相比之下，汽车设计师可以很好地将整个车辆视为在边缘上。在这种情况下，车辆可以吹嘘各种先进的驾驶员辅助系统（ADA）以及自主能力和功能，依赖于来自多数传感器的数据收集，包括图像（相机），激光雷达，雷达，超声波和远红外（FIR）设备。同时，各种汽车AI系统的任务是帮助驾驶员在不击中任何人或任何内容的情况下驾驶，并保护车辆及其人类货物免于意外和意外。

用于ADAS和自主应用的汽车传感器的典型补充。bobappios下载地址

正如“边缘”这个词对不同的人有不同的含义一样，“传感器融合”这个词也有不同的含义。从最一般的意义上说，传感器融合是将来自不同来源的感觉数据结合起来的过程，这样得到的信息的不确定性比单独使用这些来源时要小。

一种形式的传感器融合涉及将来自传感器，陀螺仪和磁力计的传感器的数据组合，从它们的强度中受益，并纠正它们的弱点。在这些类型的传感器的情况下，我们可能会谈论三个轴：x轴，y轴和z轴。

x，y和z轴。

关于这些轴中的每一个可以存在两种类型的运动：线性和角度（旋转）。在线性运动的情况下，沿X轴向上和向下沿Y轴向上和向下，沿Z轴向前和向后移动。这些可以被视为三个自由度（3DOF）。通过比较，在角度运动的情况下，可以围绕一个或多个X，Y和Z轴旋转，从而提供另一个3DOF。基于此，我们可能会说任何经典的物理系统最多可以有6dof，因为系统只有六种不同的方式，系统可以在三维（3D）空间中移动。

除了运动，我们可以通过测量两次之间所有可能的自由度(我们称它们为t)的差值来确定运动_N和T_{n + 1})，然后一遍又一遍地重复这个过程，我们也可能对方向感兴趣(即，有关物体相对于其他物体的物理位置或方向)，我们可以通过知道所有可能的dof值来确定它_N。

3轴加速度计沿X，Y和Z轴测量线性运动。相比之下，3轴陀螺仪测量X，Y和Z轴周围的角度旋转。而且，3轴磁力计可以感测最强的磁力在X，Y和Z轴的上下文中。磁力计通常用于检测地球的磁场，但如果需要，它们也可用于测量人造的磁场。

每种类型的传感器都有自己的优点和缺点。例如，加速度计受到振动的影响并且不受磁场影响，而磁力计不受振动影响，但可能被杂散电磁场混淆。来自加速度计的数据可用于导出旋转信息，但陀螺仪提供更准确的旋转结果。另一方面，陀螺仪也受“漂移”，这不是加速度计和磁力计的问题。

因此，从概念上讲，传感器融合的最低层次包括监控所有三种传感器的输出，并使用每对传感器的数据来纠正三体中第三个传感器的错误。

传感器融合的下一个阶段包括结合来自多个传感器的数据，以提供“态势感知”，可用于细化系统对现实世界中发生的事情的理解，从而使其能够做出更好的决策。例如，考虑早期可穿戴健身设备。虽然他们对在坚实的地板上行走的步数的测量相当准确，但他们往往对跑步机之类的运动器械感到困惑，而在自动扶梯上走一小段路很容易被计算为多走了1000步。相比之下，现代的方法是将传感器融合和人工智能相结合，过滤任何外来噪音，判断穿戴者是否在走路、跑步、骑自行车、游泳等，只计算合法的运动活动。

在汽车的情况下，另一种类型的传感器融合可以是从多个传感器，激光器，雷达，雷达等中收集和对齐数据 - 这是可以比较不同的AI系统sensors are reporting and demand extra caution if the conclusions derived from the individual sensors don’t agree.

不足为奇的是，大多数传感器融合形式都需要以极低的延迟操作大量实时数据。传统的冯·诺依曼处理器体系结构并不适合这项任务。相比之下，现场可编程门阵列(fpga)——例如晶格交联™nx设备 - 非常适合传感器融合应用，因为它们的可编程结构可以被配置为以大规模并行bobappios下载地址方式执行传感器处理算法。

此外，Crosslink-NX FPGA包括两个硬化的4通道MIPI D-PHY收发器，其每PHY为10 Gbps，从而允许这些器件为视觉处理，传感器融合和AI推理应用提供最佳的性能。bobappios下载地址

“蛋糕上的奶油”是由CrossLink-NX fpga完全支持bob电子竞技俱乐部晶格mVision™和sensAI™解决方案堆栈。Lattice mVision解决方案包括嵌入式视觉系统设计师评估、开发和部署基于fpga的嵌入式视觉应用所需的一切，如机器视觉、机器人、ADAS、视频监控和无人机。bobappios下载地址与此同时，功能齐全的Lattice sensAI解决方案包括开发人员需要评估、开发和部署基于fpga的AI/ML应用程序。bobappios下载地址

在边缘执行传感器融合（在任何一种化成中）在节省通信带宽的同时快速获取结果方面是有利的，而不是将有时数量的数据运输到云中，然后等待任何要退回的结果。此外，低功耗，高性能FPGA提供的大规模并行处理能力 - 例如Crosslink-NX设备 - 意味着边缘的传感器融合现在都是可实现的并且价格实惠。