揭秘“iPhone5s M7传感器都不准”的技术原因

     作者认为：传感器校准很难培训客户自行解决，需大批召回

     出事了！出大事了！这回倒霉的是“土豪”苹果：刚刚新出iPhone5s被曝出所有的M7传感器都不准。

     64位A7、M7是苹果iPhone5s的一大亮点，M7是A7的助手，专为测量来自加速感应器、陀螺仪等运动数据而设计，没有它，但追踪身体活动的健身app必须从A7上读取数据，有了M7，则无需持续访问A7，从而降低耗电量。

     打个比方，A7是老板，M7就是，M7可以处理一些主要具体的事务分担A7的压力。

     不幸的是现在助理出事了。具体出在哪个方面呢？因为我们公司就是做传感器姿态融合算法这行的，让我来大胆的推测一下吧：

     iPhone中的传感器类型：加速度传感器，陀螺仪传感器，电磁罗盘传感器，一般整体称其为9轴惯性传感器组。

     影响姿态输出精度的三大要素，器件原始数据的精准程度，姿态解算的计算精度，器件的校准精度。

     新iPhone5s、5c的一大革新就是M7传感器中枢，sensor hub，这是个很好的概念，sensor hub负责了所有的传感器输入输出、电源管理、姿态计算等，可以有效地提高精度，降低能耗，减轻主处理器的压力。但是目前看到的问题推测，极大的可能性问题也就是出在这里。

     最近的传感器输出不准的问题评估起来比较复杂，直接先讲一下结论，然后再细说：极大可能是M7内置的算法中校准算法有问题，或者代工厂生产时忽略了校准这个步骤。

     导致9轴传感器组的姿态输出不准确的原因刚才说了，有可能来自三个方面：原始数据输出、算法、校准策略。

     具体到苹果M7又是什么情况呢，让我们具体分析一下吧：

     以目前的信息我们知道5s和5c都用的是：

     1.3轴加速度计：Bosch生产的BMA220加速度计；

     2.）3轴陀螺仪：目前确定为ST生产的陀螺仪；不排除采用双货源，InvenSense也为苹果提供陀螺仪。

     3.3轴磁力计：AKM生产的AK8963的磁力计。

     这几种传感器的本身的精度都是可靠的，没问题的，因此原始数据输出这边应该没问题。

     另外目前媒体报道中所指出的不准确基本都集中在静态精度上，静态精度准确从计算算法的角度来说是相对容易的，这里出问题的可能性也不是很大。

     目前最怀疑的就是校准策略出了问题：

     对于mems传感器，厂商出厂是有一个粗略校准的，但是厂商的校准一般都是在做传感器输出线性度，量程，分辨率这些方面，实际终端厂商应用的时候还需要进行二次校准

     目前对苹果手机的输出两大抨击一个是水平不准，也就是放平了，但是输出还有好几度的偏差，这个问题出在加速度传感器的校准上。

     另一个是方向指向不准，这个问题出在电磁罗盘传感器的校准上。

     需要注意的是很多媒体都直指陀螺仪有问题，其实这是错误的，陀螺仪如果校准不到位，更多的是带来动态精度不足，出现“姿态甩尾”等问题。

     按照目前苹果的硬件架构，校准参数和校准算法是写在了他的M7 sensor hub里边的，拆解发现iPhone 5s 中的M7处理器实为NXP的cortex-M3 MCU LPC18A1。

     综上分析：我对问题到底出在哪里做了以下猜测：

     1.M7处理器中校准部分出现了bug，没有使能校准功能。如果是这个原因，也许可以通过简单固件升级修复；

     2.M7处理器中校准参数存储部分出现了bug，校准参数丢失，如果是这个原因，必须返厂进行重新校准，或者苹果出一个粗略自行校准的软件，让天才员工或用户自行校准；

     3.代工厂忽略了校准步骤，QC没有检查到这一块，必须返厂重新校准；

     4.代工厂工序出了问题，校准在产品装配前进行了，成品传感器特性后由于装配应力，磁化或热应力等因素发生了变化，导致校准参数失效。必须返厂重新校准；

     5.NXP的校准矩阵算法有问题，必须升级固件，返厂校准。

     总而言之，传感器校准的问题非常麻烦，很难培训客户自行解决，我认为有可能需要大批召回了。祈祷是上述1原因吧。

     连苹果这样的大厂牌都出了这么大的问题，从这件事情我们吸取的教训就是传感器不是上板子就能用的，计算精度和校准精度非常的重要。

     作者：戴若犁 PhD, MPhil，SPIE会员, ASME会员，北京诺亦腾科技有限公司首席技术官 / 联合创始人

     戴若犁博士毕业于中国科学技术大学（BEng,2002）及香港中文大学(MPhil,2004, PhD,2007)，目前于北京诺亦腾科技有限公司担任首席技术官。戴博士参与创办诺亦腾之前曾历任安世亚太香港分公司技术总监及梅泰诺智能技术有限公司首席技术官。