MEMS در مقابل مه: کدام سیستم اینرسی را باید انتخاب کنید؟

1. پیشینه

از سال ۱۹۶۳، جیروسکوپ های لیزری حلقه ای (RLG) بر ناوبری بی حرکت تسلط داشته اند. در سال های اخیر، جیروسکوپ های فیبر نوری (FOG) به تدریج به لطف ارتقاء تکنولوژیکی جایگزین RLG شده اند. در همین حال،جروسکوپ های MEMS که به سرعت در حال تکامل هستند اکنون در بسیاری از سناریوهای تاکتیکی و ناوبری با FOG رقابت می کنند.

مهندسان اکنون باید قبل از انتخاب سنسورهای بی وقفه، به جای تصمیم گیری ساده مانند قبل، SWaP-C (سطح، وزن، قدرت و هزینه) را به طور کامل ارزیابی کنند.

2هنوز هم بهترین انتخاب برای سناریوهای دقیق

FOG یک راه حل بالغ و اثبات شده برای وظایف ناوبری پیشرفته است. این راه حل دارای سر و صدای بسیار کم، کمترین انحراف و ثبات عالی است که در صورت عدم دسترسی به سیگنال های GNSS بسیار مهم است.

این به طور گسترده ای در ناوبری زیر آب و فضاپیما مورد استفاده قرار می گیرد. FOG دارای توانایی عالی در جستجوی شمال است: می تواند چرخش زمین را تشخیص دهد تا شمال واقعی را در عرض چند دقیقه حتی در حال حرکت پیدا کند.یک مزیت کلیدی برای تجهیزات زیر آب که نمی توانند به GPS تکیه کنند.

علاوه بر این، FOG به خوبی تنظیم شده در برابر نوسانات دمایی و لرزش های قوی بسیار بهتر از MEMS عمل می کند، که آن را برای هواپیما، ماشین آلات معدن و سیستم های تثبیت سنگین ایده آل می کند.نقص اصلی FOG هزینه بالاتر آن است، اندازه بزرگتر و وزن سنگین تر.

3. MEMS: کاهش سریع شکاف عملکرد

ساخت بر روی تکنولوژی میکروفابریکاسیون سیلیکون، MEMS IMU به طور چشمگیری توسعه یافته است. بزرگترین نقاط قوت آن هزینه بسیار پایین (معمولا بیش از 10 برابر ارزان تر از FOG) ،اندازه فشرده و مصرف انرژی کم.

MEMS به طور کامل برای برنامه های کاربردی حساس به هزینه و سبک مانند هواپیماهای بدون سرنشین مصرفی، ناوبری خودرو، ثبات دوربین و نقشه برداری LiDAR در UAV مناسب است.این مدت زمان کار دستگاه های بدون سرنشین باتری را به شدت افزایش می دهد.

با این حال، MEMS دارای ضعف های ذاتی است. آن را به ارتعاش و رزونانس صوتی حساس تر است، و از خطی تسریع ناشی از اشتباهات حساسیت g رنج می برد.این اشتباهات در طول زمان جمع می شوند و نیاز به جبران الگوریتم اضافی دارندبرخلاف FOG، MEMS به طور کلی به مقناطیس سنج یا GNSS برای گرفتن مسیر دقیق وابسته است.

4راهنمای مقایسه و انتخاب نهایی

مقایسه عملکرد اصلی

表格

تطابق اپلیکیشن های معمولی

表格

5راه حل ترکیبی: FOG + MEMS IMU

برخی از تولید کنندگان IMU های ترکیبی ترکیبی از FOG و MEMS را راه اندازی کرده اند ، مانند محصول تاماگاوا. این طراحی i-FOG را برای زیرو محور Z و میموس های MEMS را برای محور X / Y ،تعادل با دقت بالااندازه و هزینه اندازه گیری نگرش

خلاصه

FOG بالاترین عملکرد ناوبری را ارائه می دهد، به ویژه برای موقعیت گذاری طولانی مدت بدون GNSS. MEMS پیشرفته یک جایگزین مقرون به صرفه برای اکثر سناریوهای تجاری است، هنگامی که اندازه فشرده،قدرت کم و کنترل بودجه اولویت هستندبرای بسیاری از پروژه ها، ماژول های ترکیبی FOG + MEMS می توانند تعادل خوبی بین عملکرد و هزینه را به دست آورند.