С момента своего появления в 1950-х годах микроэлектромеханические системы (МЭМС) добились стремительного прогресса. Созданные на основе миниатюрных интегральных схем и кремниевой микроэлектроники, эти технологии произвели кардинальную революцию как в промышленной, так и в потребительской электронике. Для инерциальных измерительных приборов и инерциальных навигационных систем на основе технологии МЭМС были созданы разнообразные инерциальные датчики, включая гироскопы, акселерометры и магнитометры.
Безусловно, главным преимуществом МЭМС является их чрезвычайно низкая стоимость по сравнению с аналогами FOG, обычно более чем в 10 раз. Использование менее дорогих материалов, усовершенствованные технологические процессы, уменьшение размеров и массовое внедрение - все это способствовало удешевлению производства МЭМС. Сегодня они широко используются в различных приложениях - от автомобильной GPS-навигации, беспилотных летательных аппаратов до наведения камер, где технология FOG просто слишком дорогостоящая, чтобы иметь коммерческий смысл.
Кроме того, МЭМС-устройства очень маленькие и легкие, что позволяет использовать их в ограниченном пространстве, например, в смартфонах и игрушках. Сегодня МЭМС можно встретить повсюду - от потребительских до промышленных приложений в самых разных отраслях. Этот малый форм-фактор, в частности, способствовал распространению МЭМС на рынке беспилотных геодезических систем, в частности LiDAR-съемки, где требуется высокая степень точности при сохранении относительно небольших размеров и веса для установки на беспилотник. В отличие от них, ФОГ значительно крупнее и тяжелее, что сокращает число подходящих приложений.
Кроме того, МЭМС менее энергоемки, чем ФОГ, что позволяет увеличить время работы аппаратов с ограниченными энергозатратами. В сочетании с малыми размерами и легким весом МЭМС являются наиболее предпочтительным решением для многих беспилотных автомобилей, требующих наименьшего соотношения SWaP-C (размер, вес, мощность и стоимость).
Однако МЭМС не лишены своих ограничений. В силу своей механической природы и наличия компонентов, вибрирующих на высокой частоте, МЭМС более чувствительны к вибрациям, особенно на гармонических частотах. Вибрации могут увеличивать шум выходного сигнала датчика, вызывая смещение, которое необходимо корректировать программно.
Эта проблема может иметь определенные практические последствия. Было обнаружено, что немалое количество гироскопов беспилотников имеют резонансные частоты как в звуковом, так и в ультразвуковом диапазоне, что делает их уязвимыми к шумам громкоговорителей. Таким образом, с помощью акустических систем, настроенных на нужную частоту, можно на расстоянии произвести "звуковую атаку" на беспилотник.
МЭМС также обычно подвержены ошибкам g-чувствительности при измерениях с помощью гироскопа из-за линейного ускорения, что приводит к большим смещениям, напрямую влияющим на точность оценки ориентации в ИНС. Хотя ускорение часто бывает кратковременным - всего несколько секунд, но интенсивным - 5g и более в высокодинамичных областях, таких как беспилотные летательные аппараты, накоплением ошибок со временем пренебречь нельзя, и их необходимо компенсировать. Коррекция осуществляется на уровне фильтров, но добавляет еще одну степень сложности, которой в меньшей степени подвержены альтернативы FOG.
Мы являемся поставщиком MEMS IMU. Если вы заинтересованы в нашей продукции, пожалуйста, свяжитесь с нами прямо сейчас!
Post Views: 0
Поделиться статьей