MEMS против FOG: какую инерциальную систему выбрать?

1. История

С 1963 года кольцевые лазерные гироскопы (RLG) доминируют в инерциальной навигации.Быстро развивающиеся гироскопы MEMS теперь конкурируют с FOG во многих тактических и навигационных сценариях.

Инженеры теперь должны полностью оценить SWaP-C (размер, вес, мощность и стоимость) перед выбором инерционных датчиков, вместо того, чтобы принимать простые решения, как раньше.

2Все еще лучший выбор для высокоточных сценариев

FOG является зрелым, проверенным решением для высокопроизводительных навигационных задач. Он имеет сверхнизкий уровень шума, минимальный дрейф и отличную стабильность, что имеет решающее значение при недоступности сигналов GNSS.

FOG обладает выдающейся способностью искать север: он может обнаружить вращение Земли, чтобы найти истинный север в течение нескольких минут, даже при движении.ключевое преимущество для подводного оборудования, которое не может полагаться на GPS.

Кроме того, хорошо калиброванный FOG намного лучше справляется с колебаниями температуры и сильными вибрациями, чем MEMS, что делает его идеальным для самолетов, горных машин и тяжелых стабилизационных систем.Основным недостатком FOG является его более высокая стоимость, большие размеры и более тяжелый вес.

3. MEMS: быстрое сокращение разрыва в производительности

Построенные на технологии микрофабрикации кремния, MEMS IMU резко развились.компактный размер и низкое потребление энергии.

MEMS идеально подходит для экономичных, легких приложений, таких как потребительские беспилотные летательные аппараты, навигация транспортных средств, стабилизация камеры и картографирование LiDAR на БПЛА.Это значительно увеличивает продолжительность работы беспилотных устройств, работающих на батареях.

Тем не менее, MEMS имеет свои недостатки: он более чувствителен к вибрации и акустическому резонансу и страдает от ошибок чувствительности g, вызванных линейным ускорением.Эти ошибки будут накапливаться с течением времени и требуют дополнительной компенсации алгоритмаВ отличие от FOG, MEMS обычно зависит от магнитометров или GNSS для получения точного курса.

4Сравнение и руководство по окончательному отбору

Сравнение основных показателей

Таблица

Типичное сопоставление приложений

Таблица

5Гибридное решение: FOG + MEMS IMU

Некоторые производители запустили гибридные IMU, сочетающие FOG и MEMS, такие как продукт от Tamagawa.балансировка высокой точности, размер и стоимость измерения отношения.

Резюме

FOG обеспечивает наивысшие навигационные характеристики, особенно для долгосрочного позиционирования без GNSS.Низкая мощность и контроль бюджета - приоритетыДля многих проектов гибридные модули FOG+MEMS могут достичь хорошего баланса между производительностью и стоимостью.