MEMS vs FOG: Quale sistema inerziale dovresti scegliere?

1. Sfondo

Dal 1963, i giroscopi laser a anello (RLG) hanno dominato la navigazione inerziale.I giroscopi MEMS in rapida evoluzione sono ora in competizione testa a testa con il FOG in molti scenari tattici e di navigazione.

Gli ingegneri devono ora valutare appieno SWaP-C (dimensione, peso, potenza e costo) prima di selezionare i sensori inerziali, invece di prendere decisioni semplici come prima.

2Ancora la scelta migliore per scenari ad alta precisione

FOG è una soluzione matura e comprovata per compiti di navigazione di fascia alta, con rumore ultra basso, minima deriva di bias e eccellente stabilità, che è fondamentale quando i segnali GNSS non sono disponibili.

È ampiamente utilizzato nella navigazione subacquea e nell'aerospaziale.un vantaggio fondamentale per le apparecchiature subacquee che non possono fare affidamento sul GPS.

Inoltre, il FOG ben calibrato ha prestazioni molto migliori contro le fluttuazioni di temperatura e le forti vibrazioni rispetto al MEMS, il che lo rende ideale per aerei, macchine minerarie e sistemi di stabilizzazione pesanti.Il principale svantaggio di FOG è il suo costo più elevato, dimensioni maggiori e peso maggiore.

3. MEMS: ridurre rapidamente il divario di prestazioni

Le IMU MEMS, basate sulla tecnologia di microfabricazione al silicio, si sono sviluppate in modo drammatico.dimensioni compatte e basso consumo energetico.

MEMS si adatta perfettamente per applicazioni leggere e sensibili ai costi come i droni per consumatori, la navigazione dei veicoli, la stabilizzazione della telecamera e la mappatura LiDAR sui UAV.Prolunga notevolmente la durata di funzionamento dei dispositivi senza equipaggio alimentati a batteria.

Tuttavia, i MEMS hanno debolezze intrinseche: sono più sensibili alle vibrazioni e alla risonanza acustica e soffrono di errori di sensibilità g causati dall'accelerazione lineare.Questi errori si accumulano nel tempo e richiedono una compensazione algoritmica supplementareA differenza di FOG, i MEMS dipendono generalmente da magnetometri o GNSS per ottenere una direzione precisa.

4Guida alla comparazione e alla selezione finale

Confronto delle prestazioni di base

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Corrispondenza tipica delle applicazioni

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5Soluzione ibrida: FOG + MEMS IMU

Alcuni produttori hanno lanciato IMU ibridi che combinano FOG e MEMS, come il prodotto di Tamagawa.bilanciamento ad alta precisione, dimensione e costo della misurazione dell'atteggiamento.

Riassunto

Il sistema FOG offre le prestazioni di navigazione più elevate, in particolare per il posizionamento a lunga durata senza GNSS.La riduzione della potenza e il controllo del budget sono prioritàPer molti progetti, i moduli ibridi FOG+MEMS possono raggiungere un buon equilibrio tra prestazioni e costi.