真钱牛牛 MEMS惯性导航趋势分析:高精度MEMS陀螺仪将取代光纤陀螺仪!

日期:2021-03-14 15:34:03 浏览量: 123

惯性导航是一种不依赖外部信息,不易受到干扰并且可以全天候工作的自主导航系统,因此已广泛应用于各行各业。其中,基于微机电系统惯性传感器的MEMS惯性导航是惯性导航的重要分支。其系统具有成本低,体积小,功耗低,抗冲击性强的优点。它广泛用于自动驾驶和无人驾驶车辆。飞机,无人驾驶船和其他领域。

MEMS惯性传感器主要包括MEMS加速度计和MEMS陀螺仪。它们于1990年代首次在汽车工业和国防工业中大规模使用。它们在20世纪初期开始用于消费电子领域,例如手机。未来,随着5G和物联网的发展,随着快速的发展,预计将出现一波增长。同时,随着传感技术的发展,MEMS惯性导航也在不断发生变化。

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在物联网的趋势下,MEMS惯性传感器的应用需求将大大增加

MEMS传感器是物联网,人工智能和5G等新一代信息技术的传感基础和数据源。得益于人工智能,5G和物联网等新兴产业的迅速发展,MEMS行业有望在未来快速发展。

据估计,到2030年,连接到物联网的传感器数量将超过100万亿。如此大规模的传感器需求将能够为传感器制造商带来丰厚的市场机会。根据相关市场研究数据,消费电子领域在全球MEMS市场结构中所占比例最高,因此消费电子领域中使用的MEMS传感器将迎来重大机遇。

其中,低精度MEMS惯性传感器已用于各种消费电子产品,例如手机,游戏机ag捕鱼王 ,无线鼠标,数码相机,计步器,玩具无人机,智能运动设备等,占据了很大一部分。市场份额。消费类电子产品市场巨大,涉及众多行业。随着物联网的进一步发展,智能硬件的使用将大大增加乐鱼直播 ,并且对MEMS惯性传感器的应用需求有望显着增加。

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高精度MEMS陀螺仪将取代光纤陀螺仪

近年来,MEMS惯性传感器发展迅速,其精度不断提高。尽管与光纤陀螺仪和激光陀螺仪相比,精度仍有很大差距,但它们的低价格,小尺寸和轻巧的特性使MEMS惯性导航系统在惯性导航系统中起着重要的作用。

按精度细分,陀螺仪可分为商用陀螺仪,战术陀螺仪,导航陀螺仪和战略陀螺仪。在这个阶段,增长最快的市场和技术是MEMS陀螺仪。由于智能手机采用MEMS陀螺仪,其市场规模实现了巨大的增长。根据美国德雷珀实验室(Draper Laboratory)对2020年陀螺仪的分析和预测,到2020年,石英/硅微机电MEMS陀螺仪将占据中低精度应用,即消费级应用。基本功能是测量物体的线性加速度,倾斜角,旋转速度,振动频率和强度。这些基本的物理信号可以通过应用程序的开发从各种功能中获取。

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2020年陀螺仪的发展趋势

此外,尽管它目前处于战略性高精度应用领域(以航空航天和国防领域为代表),但它是光纤陀螺仪的世界。但是,随着MEMS材料技术和制造技术的不断发展,MEMS惯性传感器将朝着轻量化和小型化的方向发展。 MEMS惯性导航系统的精度将继续提高,其成本将继续降低。因此,将采用战略级高精度MEMS陀螺仪。取代光纤陀螺仪是重要的发展趋势。

如今,一些高精度MEMS惯性传感器用于智能弹丸,光学瞄准和稳定系统,水下物体导航,飞机姿态监测,战场机器人等,以及制导武器,如防空导弹,反导系统-坦克导弹和便携式导弹。系统的必然选择。据估计,到2020年,美军90%的制导武器将使用MEMS惯性传感器。

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MEMS惯性导航和GPS集成导航仍然是主流

的确,MEMS惯性传感器的精度正在不断提高,但是战术MEMS惯性导航系统的误差仍会随着时间的流逝而发散。在许多情况下,它们不能满足高精度要求。因此,MEMS惯性导航和GPS集成导航仍然是主要的。导航方法。

借助GPS导航信息,可以校正惯性导航系统的误差,并可以有效地抑制惯性导航系统的误差发散,从而提高整个导航系统的精度。通常,我们可以使用卡尔曼滤波算法,互补滤波算法或神经网络对两个导航系统进行数据融合,以获得最佳的导航效果。当GPS无法工作时,仅靠惯性导航仍可长时间确保系统正常运行。高精度GPS定位可以补偿惯性导航中的误差。

此外,在当前硬件处理技术发展缓慢的前提下,研究更准确,高效,健壮的算法,并在软件中支持集成导航系统也是重要的发展方向。

例如,今年年初,日本TDK公司推出了Inven Sense Coursa Drive,这是一种针对自动驾驶平台开发人员的惯性辅助定位软件,旨在从算法层面提高惯性导航的准确性。

Coursa Drive不仅将纯惯性车辆定位的精度降低到行驶距离的0. 2%,这对于在具有挑战性的GNSS /传感系统环境中保持车辆定位的分米级精度至关重要;还为自动驾驶汽车系统提供高速位置和方向信息,补充了GNSS和传感系统的低速位置参考。此外,Coursa Drive离线模式下的惯性导航系统数据的准确性是实时模式的2到3倍,为高清地图公司提供了另一种位置参考,以验证高清地图的准确性。

如今惯性导航 陀螺,高精度的集成导航和定位已成为自动驾驶的“迫切需求”。隧道,城市峡谷,高架地下车库一直是车辆定位的难题。原因是当车辆在上述复杂环境中行驶时,卫星信号被阻挡或干扰,导致定位精度降低,甚至定位中的盲点。惯性+ GPS集成导航系统可以解决这些难题,因为惯性导航只能弥补卫星定位的缺点。通过惯性导航信息对GPS定位数据进行平滑处理,可以有效抑制轨迹漂移问题,使室外定位轨迹更加连续,平滑。使用惯性导航计算可以长时间实现自主和准确的定位。

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聚集高端MEMS惯性传感器是中国公司突破的必然选择

我国在MEMS传感器领域的研究起步较晚。尽管该技术近年来取得了进步,但与国外的差距仍然很大,尤其是在中高端传感器技术方面。

目前,许多国内用户在西方国家不限制进口的高性能MEMS惯性传感器中使用相对低端的产品,例如Colibrys加速度计,Sensonor陀螺仪等,甚至是中等水平的工业级产品。范围的性能。如ADI公司的陀螺仪等。因此,迫切需要中高端市场的用户。

同时亚博电竞 ,在中低端市场,由于竞争者众多,产品售价继续下降,毛利润持续下降。在过去的五年中,MEMS行业主要由消费电子推动,而MEMS器件的出货量持续增长。后来,随着MEMS器件尺寸的不断减小,价格的不断下降以及利润的逐渐减少,使得MEMS公司的生活越来越艰难。

在这样的市场环境下,加大中高端MEMS惯性传感器的研发是我国缩小与国外公司差距的方法之一,也是中国人的必然选择。公司要突破。

此外,抢占新的蓝海市场也是制造商追赶市场的机会。未来惯性导航 陀螺,无人机和虚拟现实设备有望成为MEMS传感器应用的新蓝海。许多制造商已经推出了六轴/九轴/十轴MEMS器件,并且多集成MEMS器件正逐渐变得越来越流行。

在无人系统领域的巨大应用潜力

MEMS惯性导航在过去的几十年中发展迅速,并已越来越多地用于无人系统领域。 MEMS惯性导航作为未来惯性导航的主要发展方向,具有强大的潜力和良好的应用前景。

UAV

近年来,微型无人机在军事和民用领域中发挥着越来越重要的作用。为了实现无人机自身的定位和定位,航向和姿态测控系统起着至关重要的作用。的作用。航向和姿态测控系统主要由GPS天线,GPS接收板,捷联式磁传感器,惯性测量单元,高度空速传感器和调节单元组成。传感器的精度直接决定着无人机的位置和姿态的精度,传感器采集的数据通过导航算法计算出无人机的位置和姿态信息。

目前,无人机导航主要采用MEMS惯性导航系统和GPS的结合,可以提高系统的精度并缩短初始对准时间。如今,无人机上导航系统的精度已达到消费者等级,例如InvensenseMP6500的精度为2°/ s。随着MEMS器件精度的提高和成本的降低,无人机的导航精度将在未来得到提高。

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无人驾驶汽车

无人驾驶车辆使用车载传感器感知外部环境,并获取车辆位置,姿势信息和障碍物信息ebet真人 ,以控制车速,转向,起停等。

当无人驾驶车辆在较高的建筑物下行走且GPS被阻塞且无法正常工作时,无人驾驶车辆上惯性导航系统的短期精度可以满足车辆自主前进的需求。无人驾驶汽车上的MEMS惯性导航系统通常要求很高的精度。

无人船

由于用于边境巡逻,水质勘探和其他任务的普通船舶设备更加危险,成本更高,因此无人船技术得到了迅速发展。获取无人船的位置和姿态信息是无人船自主开展工作的重要前提。

目前,无人船上配备的传感器主要包括GPS,MEMS惯性导航系统和避障雷达。随着MEMS惯性导航系统精度的提高,惯性导航系统在无人舰船位置和姿态信息的获取中起着至关重要的作用。安装在无人船上的MEMS惯性导航系统可以满足一般消费级中低精度的需求。

MEMS惯性导航不仅在我们的生活环境中使用,而且还实现了各种无人驾驶操作。未来真钱牛牛 ,随着MEMS惯性导航精度和稳定性的不断提高,MEMS惯性导航技术必将在航空航天领域(如航天器,卫星等无人系统)中得到应用,并成为重要的参与者。

最后,在智能时代,具有自主特性的惯性导航正好符合这个时代对“独立”和“智能”电子硬件的需求,并且前景广阔。