W dziedzinie nawigacji inercyjnej dwa podstawowe technologie to żyroskopy z włókna optycznego (FOG) i żyroskopy z mikro-elektro-mechanicznym systemem (MEMS).Pierwszy dominuje na rynku wysokiej klasy z ultra wysoką precyzją, natomiast ten ostatni z jego kompaktowymi rozmiarami i niskimi kosztami przenika do codziennych scenariuszy.tworzą uzupełniający się wzór oparty na różnicach w ich zasadach, wspólnie wspierając potrzeby czujników inercyjnych od elektroniki użytkowej po przemysł lotniczy.
Rozbieżność zasad: podstawowa różnica między zakłóceniami optycznymi a czujnikami mikrowibracyjnymi
Podstawowa różnica między tymi dwoma żyroskopami wynika z ich zasad fizycznych.które rozprzestrzeniają się w kierunku ruchu wskazówek zegara i w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara wzdłuż cewki światłowodowej w zakresie od setek metrów do kilku kilometrówKiedy nośnik obraca się, różnica ścieżki optycznej jest generowana między dwoma wiązkami, a prędkość kątowa może być obliczona poprzez zmiany w obrzeżach interferencji.Cały system nie ma ruchomych części mechanicznych i opiera się przede wszystkim na precyzyjnym projekcie optycznym.
Gyroskopy MEMS, z drugiej strony, opierają się na efekcie Coriolisa.Wibracje ortogonalne generowane podczas obrotu mogą być przekształcane w sygnały elektryczne poprzez zmiany pojemności do pomiaruJego produkcja jest kompatybilna z procesami układów scalonych, umożliwiając integrację na poziomie chipa, co jest kluczem do miniaturyzacji.
Gra wydajności: kompromis pomiędzy precyzją a efektywnością kosztową
Porównanie parametrów wydajności podkreśla różnice w ich pozycjonowaniu.Modele średniej i wysokiej klasy mogą osiągnąć stabilność stronniczości mniejszą niż 0Gyroskopy MEMS mają jednak zazwyczaj dokładność w zakresie od 1°/h do 1000°/h.Chociaż produkty taktyczne osiągnęły przełom 00,05°/h, są silnie pod wpływem temperatury i wibracji i wymagają algorytmicznej rekompensaty.
MEMS jest znacznie wyższa pod względem opłacalności: z wielkością na poziomie milimetrowym, zużyciem energii na poziomie miliwatów, i kosztem pojedynczej jednostki zaledwie kilku dolarów amerykańskich,jest odpowiedni do masowej produkcji na poziomie 100 milionów. FOG wymaga jednak specjalnych włókien optycznych i komponentów optycznych, co powoduje, że koszty wahają się od setek do tysięcy dolarów amerykańskich.i jego zużycie energii jest tak wysokie jak 100 miliwatów do 1 wataNiemniej jednak w ekstremalnych warunkach konstrukcja FOG w stanie stałym bez zużycia mechanicznego jest bardziej niezawodna i ma lepszą odporność na wstrząsy i wibracje.
Przystosowanie scenariusza: Podział pracy pomiędzy potrzebą wysokiej klasy a masową popularyzacją
Elektronika motoryzacyjna jest typowym obszarem zastosowań MEMS. W systemie ESP nowoczesnych samochodów żyroskopy MEMS w czasie rzeczywistym wykrywają prędkość przechylenia nadwozia pojazdu.natychmiastowe uruchomienie działania hamulcowego w celu ustabilizowania pojazdu;, i stał się standardową konfiguracją w modelach średniej i wysokiej klasy.Scenariusze takie jak obrót ekranu telefonu komórkowego i unosowanie się UAV również opierają się na jego korzyści kosztowych w celu realizacji funkcjonalnej implementacji.
Z drugiej strony FOG dominuje w dziedzinie wysokiej precyzji.a wysoka stabilność FOG sprawia, że jest podstawowym elementem. W wydobyciu ropy naftowej, jego wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia odporność może dokładnie monitorować trajektorię wiercenia.zapewnienie dokładności trafienia w złożonych środowiskach elektromagnetycznych.
Na rynku średniej klasy występuje nakładanie się: w przypadku dronów Guangzhou Maritime podczas patrolu deszczu i mgły MEMS taktycznego poziomu może zrównoważyć koszty i precyzję;jeżeli wymagana jest długotrwała nawigacja bez sygnałów satelitarnychWybór zależy od priorytetów: MEMS dla wrażliwości kosztowej, a FOG dla wymagań precyzyjnych.
Przyszłe trendy: Wzajemne postępy w zakresie komplementarności
Technologiczne iteracje zacierają granice między nimi: dokładność MEMS stale się poprawia poprzez modyfikację materiałów i optymalizację algorytmu.Sprzęt OCS firmy Google przyjął swoje komponenty mikro-lustraOczekuje się, że do 2030 roku jego sprzedaż osiągnie 300 tys. sztuk. W międzyczasie FOG dokonuje przełomu w miniaturyzacji, a modele wojskowe zostały już dostosowane do urządzeń przenośnych.
W dłuższej perspektywie te dwa systemy będą się uzupełniać: MEMS pogłębi swoją penetrację w elektronikach konsumenckich, Internecie Rzeczy i innych dziedzinach;Pozycja FOG w zaawansowanych scenariuszach, takich jak lotnictwo kosmiczne i nawigacja strategiczna, pozostaje niezachwianaPrzyszły kierunek innowacji może polegać na zintegrowanym zastosowaniu obu z nawigacją satelitarną, znajdując lepszą równowagę między precyzją a kosztami.
Twoja wiadomość musi mieć od 20 do 3000 znaków!
