1L' indipendenza unica dell' IMU
I veicoli autonomi si basano su una varietà di sensori di percezione per la consapevolezza dell'ambiente e il posizionamento, tra cui LiDAR, radar, telecamere e mappe ad alta precisione.tutti questi sensori dipendono da segnali esterni ambientali e da feedback visivo, il che li rende suscettibili di interferenze causate da condizioni meteorologiche, ripari, cambiamenti di luce e condizioni stradali complesse, che possono facilmente portare a un degrado delle prestazioni o a un guasto temporaneo.
A differenza di tutti i dispositivi di percezione esterna, l'unità di misurazione inerziale (IMU) funziona in modo completamente indipendente.Questa indipendenza unica rende l'IMU la garanzia fondamentale per la sicurezza della guida autonoma e la fusione multi-sensore, che funge da riserva ridondante più affidabile per la valutazione del posizionamento e dell'atteggiamento del veicolo.
2. Capacità di posizionamento di precisione a tutte le dimensioni
Un IMU standard per l'automobile integra un accelerometro a tre assi e un giroscopio a tre assi, formando un sistema completo di rilevamento a 6 gradi di libertà (6 DOF).Può catturare completamente tutti gli stati di movimento del veicolo, compresi gli spostamenti lineari tridimensionali e le variazioni di rotazione tridimensionali (rollo, passo, giramento).
Oltre alle funzioni di base di controllo della stabilità del veicolo e di attivazione degli airbag, l'IMU supporta il monitoraggio in tempo reale e la risoluzione continua della posizione e dell'atteggiamento del veicolo.Dopo una precisa taratura della temperatura e una compensazione della deriva, in combinazione con l'algoritmo del filtro di Kalman esteso (EKF), l'IMU può realizzare un posizionamento indipendente ad alta precisione in breve tempo.I sistemi avanzati dei veicoli integrano ulteriormente i dati relativi alla velocità delle ruote e all'angolo di sterzo per ottimizzare l'algoritmo di filtraggio, migliorando efficacemente la fluidità e la precisione del posizionamento.
3. Ridondanza di sicurezza critica per la guida autonoma
La progettazione del sistema di guida autonoma segue rigorosamente lo standard FMEA (Failure Mode Effects Analysis), che richiede soluzioni complete di backup per scenari estremi.Una delle principali sfide per la sicurezza è la gestione del fallimento simultaneo del LiDAR, radar e sistemi di percezione delle telecamere.
In situazioni estreme di guasto dei sensori, l'IMU consente una navigazione in dead-reckoning.Sulla base di dati inerziali continui, il sistema può effettuare una decelerazione controllata e un parcheggio sicuro, evitando guasti improvvisi e stati di guida pericolosi.Questa è una linea di sicurezza indispensabile per i sistemi di guida autonoma prodotti in serie.
4. GNSS + IMU Navigation combinata: Soluzione di alta precisione standard
I ricevitori GPS tradizionali a singola frequenza a basso costo non sono in grado di soddisfare i requisiti di posizionamento di alta precisione della guida autonoma.sono stati ampiamente applicati chip GNSS multifrequenza a basso costoIn combinazione con RTK, PPP e altre tecnologie di correzione differenziale di rete, la precisione di posizionamento GNSS può raggiungere il livello di centimetro in condizioni aperte e ideali.
Tuttavia, i segnali GNSS sono estremamente vulnerabili all'occlusione da parte di edifici, tunnel, ponti e vegetazione densa, con conseguente perdita di segnale e forte degrado della precisione.La soluzione fondamentale a questo problema è la tecnologia di fusione GNSS/INS, che utilizza un IMU ad alte prestazioni per colmare il vuoto di posizionamento durante le anomalie del segnale GNSS.
Il GNSS è dotato di precisione assoluta di posizionamento, ma ha una bassa frequenza di aggiornamento (120 Hz) e scarsa continuità.Può interpolare i dati di posizionamento tra gli aggiornamenti GNSS per ottenere un'uscita di posizionamento fluida e ad alta frequenzaIn situazioni complesse e protette, l'IMU può mantenere un'efficace valutazione dei morti per 10 a 30 secondi.
Le attuali IMU MEMS di livello automobilistico hanno un'instabilità di distorsione girometrica di 5°/h e una marcia casuale angolare di 0,5°/√h, che possono garantire un posizionamento regolare durante gli intervalli di aggiornamento GNSS.Eppure lottano per mantenere la precisione a livello di centimetro per un lungo periodo in scenari completamente bloccati come i tunnelLe IMU MEMS ad alte prestazioni di prossima generazione sono mirate a indicatori di instabilità di bias di 1°/h e di cammino casuale angolare di 0,1°/√h,che soddisferà pienamente le esigenze di navigazione a fusione ad alta precisione a lungo termine della guida autonoma di alto livello.
5Sfide dell'industria e prospettive di sviluppo
I sensori MEMS di consumo e industriali consentono un certo tasso di guasto, ma gli IMU di livello automobilistico richiedono un'alta affidabilità, una lunga durata di vita e un'estrema adattabilità ambientale.la bassa deriva e l'elevata tolleranza ai guasti sono diventate le soglie tecniche fondamentali per i dispositivi inerziali montati sui veicoli.
In quanto hardware di base della guida autonoma, la tecnologia di navigazione inerziale IMU e INS è discreta ma indispensabile.Con la continua iterazione della tecnologia MEMS e degli algoritmi di fusione, le IMU ad alte prestazioni montate sui veicoli miglioreranno ulteriormente la sicurezza, la stabilità e l'affidabilità dei sistemi di guida intelligente.
6Introduzione al prodotto: LIKOV MG-200 MEMS IMU
Principali vantaggi
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Calibrazione e compensazione a temperatura completa, adattabile ad ambienti a temperatura estrema da -45°C a +80°C
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Componenti controllabili indipendenti 100% nazionali
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Alte prestazioni, miniaturizzazione, peso leggero e basso consumo energetico
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Forte resistenza alle forti vibrazioni meccaniche e agli urti
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campionamento ad alta velocità a 1 kHz, supportando il monitoraggio del movimento ad alta dinamica
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Supporto di aggiornamento software online, conveniente per l'ottimizzazione iterativa
Accuratezza di base
Instabilità del giroscopio: 0,3°/h (10 secondi di levigamento), raggiungendo alte prestazioni tattiche.
Applicazioni tipiche
Veicoli autonomi, sistemi di riferimento per l'atteggiamento, sistemi di guida e controllo, misurazione dell'atteggiamento delle navi e dei veicoli, navigazione combinata inerziale/satellitare, sistemi di perforazione e di estrazione mineraria,mappatura mobile, terminali mobili di comunicazione satellitare, sistemi di stabilizzazione dei ricercatori.
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