1. ความเป็นอิสระที่เป็นเอกลักษณ์ของ IMU
ยานยนต์ไร้คนขับอาศัยเซ็นเซอร์รับรู้ที่หลากหลายเพื่อรับรู้สภาพแวดล้อมและการระบุตำแหน่ง ซึ่งรวมถึง LiDAR, เรดาร์, กล้อง และแผนที่ความละเอียดสูง อย่างไรก็ตาม เซ็นเซอร์เหล่านี้ทั้งหมดขึ้นอยู่กับสัญญาณภายนอกและข้อมูลภาพ ซึ่งทำให้มีความอ่อนไหวต่อการรบกวนจากสภาพอากาศ, ที่กำบัง, การเปลี่ยนแปลงของแสง และสภาพถนนที่ซับซ้อน ซึ่งอาจนำไปสู่ประสิทธิภาพที่ลดลงหรือความล้มเหลวชั่วคราวได้ง่าย
แตกต่างจากอุปกรณ์รับรู้ภายนอกทั้งหมด หน่วยวัดความเฉื่อย (IMU) ทำงานได้อย่างอิสระสมบูรณ์ ไม่ต้องพึ่งพาสัญญาณภายนอกหรือข้อมูลสภาพแวดล้อม ความเป็นอิสระที่เป็นเอกลักษณ์นี้ทำให้ IMU เป็นหลักประกันสำคัญสำหรับความปลอดภัยในการขับขี่อัตโนมัติและการรวมเซ็นเซอร์หลายตัวเข้าด้วยกัน ทำหน้าที่เป็นระบบสำรองที่เชื่อถือได้ที่สุดสำหรับการระบุตำแหน่งและการประมาณค่าทัศนคติของยานพาหนะ
2. ความสามารถในการระบุตำแหน่งความแม่นยำเต็มมิติ
IMU มาตรฐานสำหรับยานยนต์รวมเอาเครื่องวัดความเร่งแบบสามแกนและไจโรสโคปแบบสามแกนเข้าด้วยกัน ทำให้เกิดระบบการรับรู้แบบ 6 องศาอิสระ (6 DOF) ที่สมบูรณ์ สามารถจับสถานะการเคลื่อนที่ทั้งหมดของยานพาหนะได้อย่างเต็มที่ รวมถึงการเคลื่อนที่เชิงเส้นสามมิติและการเปลี่ยนแปลงการหมุนสามมิติ (การเอียง, การเงย, การหัน)
นอกเหนือจากฟังก์ชันการควบคุมเสถียรภาพของยานพาหนะและการทำงานของถุงลมนิรภัยขั้นพื้นฐานแล้ว IMU ยังรองรับการติดตามแบบเรียลไทม์และการคำนวณตำแหน่งและทัศนคติของยานพาหนะอย่างต่อเนื่อง หลังจากการปรับเทียบอุณหภูมิที่แม่นยำและการชดเชยค่าความคลาดเคลื่อน ร่วมกับอัลกอริทึม Extended Kalman Filter (EKF) IMU สามารถทำการระบุตำแหน่งอิสระที่มีความแม่นยำสูงได้ในเวลาอันสั้น ระบบยานยนต์ขั้นสูงยังรวมข้อมูลความเร็วล้อและมุมพวงมาลัยเพื่อปรับปรุงอัลกอริทึมการกรองให้เหมาะสม ซึ่งช่วยเพิ่มความราบรื่นและความแม่นยำในการระบุตำแหน่งได้อย่างมีประสิทธิภาพ
3. ระบบสำรองความปลอดภัยที่สำคัญสำหรับการขับขี่อัตโนมัติ
การออกแบบระบบขับขี่อัตโนมัติเป็นไปตามมาตรฐาน FMEA (Failure Mode Effects Analysis) อย่างเคร่งครัด โดยกำหนดให้มีโซลูชันสำรองความผิดพลาดที่สมบูรณ์สำหรับสถานการณ์สุดขั้ว ความท้าทายด้านความปลอดภัยหลักประการหนึ่งคือการจัดการกับความล้มเหลวพร้อมกันของระบบรับรู้ LiDAR, เรดาร์ และกล้อง
ในสถานการณ์ที่เซ็นเซอร์ล้มเหลวสุดขั้ว IMU จะเปิดใช้งานการนำทางแบบ dead-reckoning สามารถรักษาเอาต์พุตตำแหน่งและทัศนคติของยานพาหนะที่เสถียรได้อย่างอิสระภายในระยะเวลาหนึ่ง การอาศัยข้อมูลความเฉื่อยอย่างต่อเนื่อง ระบบสามารถทำการลดความเร็วอย่างควบคุมและจอดรถอย่างปลอดภัย หลีกเลี่ยงความล้มเหลวอย่างกะทันหันและสภาวะการขับขี่ที่เป็นอันตราย นี่คือเส้นตายด้านความปลอดภัยที่ขาดไม่ได้สำหรับระบบขับขี่อัตโนมัติที่ผลิตจำนวนมาก
4. การนำทางแบบรวม GNSS + IMU: โซลูชันความแม่นยำสูงที่เป็นกระแสหลัก
เครื่องรับ GPS ความถี่เดียวราคาประหยัดแบบดั้งเดิมไม่สามารถตอบสนองความต้องการการระบุตำแหน่งความแม่นยำสูงของการขับขี่อัตโนมัติได้ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ชิป GNSS หลายความถี่ราคาประหยัดได้ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย เมื่อรวมกับเทคโนโลยีการแก้ไขความแตกต่างของเครือข่าย เช่น RTK, PPP และอื่นๆ ความแม่นยำในการระบุตำแหน่ง GNSS สามารถเข้าถึงระดับเซนติเมตรภายใต้สภาวะที่เปิดโล่งและเหมาะสม
อย่างไรก็ตาม สัญญาณ GNSS มีความอ่อนไหวอย่างยิ่งต่อการบดบังโดยอาคาร, อุโมงค์, สะพาน และพืชพรรณหนาทึบ ส่งผลให้สัญญาณขาดหายและความแม่นยำลดลงอย่างมาก โซลูชันหลักสำหรับปัญหานี้คือเทคโนโลยีการรวม GNSS/INS ซึ่งใช้ IMU ประสิทธิภาพสูงเพื่อเติมเต็มช่องว่างในการระบุตำแหน่งในช่วงที่สัญญาณ GNSS ผิดปกติ
GNSS มีความแม่นยำในการระบุตำแหน่งสัมบูรณ์ แต่มีความถี่ในการอัปเดตต่ำ (1–20 Hz) และความต่อเนื่องต่ำ ในทางตรงกันข้าม IMU รองรับการสุ่มตัวอย่างความถี่สูงและการส่งออกอย่างต่อเนื่อง สามารถประมาณค่าข้อมูลตำแหน่งระหว่างการอัปเดต GNSS เพื่อให้ได้เอาต์พุตตำแหน่งที่ราบรื่นและมีความถี่สูง ในสถานการณ์ที่มีสิ่งกำบังซับซ้อน IMU สามารถรักษาการนำทางแบบ dead-reckoning ที่มีประสิทธิภาพได้นาน 10 ถึง 30 วินาที
IMU MEMS เกรดยานยนต์ที่เป็นกระแสหลักในปัจจุบันมีค่าความไม่แน่นอนของไจโรที่ 5°/h และค่าความสุ่มเชิงมุมที่ 0.5°/√h ซึ่งสามารถรับประกันการระบุตำแหน่งที่ราบรื่นในช่วงการรีเฟรช GNSS อย่างไรก็ตาม IMU เหล่านี้ยังคงประสบปัญหาในการรักษาความแม่นยำระดับเซนติเมตรเป็นเวลานานในสถานการณ์ที่ถูกปิดกั้นโดยสมบูรณ์ เช่น อุโมงค์ IMU MEMS ประสิทธิภาพสูงรุ่นต่อไปมีเป้าหมายที่ค่าความไม่แน่นอนของไจโรที่ 1°/h และค่าความสุ่มเชิงมุมที่ 0.1°/√h ซึ่งจะตอบสนองความต้องการการนำทางแบบรวมความแม่นยำสูงในระยะยาวสำหรับการขับขี่อัตโนมัติระดับสูงได้อย่างเต็มที่
5. ความท้าทายของอุตสาหกรรมและแนวโน้มการพัฒนา
เซ็นเซอร์ MEMS สำหรับผู้บริโภคและอุตสาหกรรมยอมรับอัตราความล้มเหลวได้ในระดับหนึ่ง แต่ IMU เกรดยานยนต์ต้องการความน่าเชื่อถือสูงเป็นพิเศษ อายุการใช้งานยาวนาน และความสามารถในการปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ความเสถียรสูง, ค่าความคลาดเคลื่อนต่ำ และความทนทานต่อความผิดพลาดสูง ได้กลายเป็นเกณฑ์ทางเทคนิคหลักสำหรับอุปกรณ์วัดความเฉื่อยที่ติดตั้งบนยานพาหนะ
ในฐานะฮาร์ดแวร์พื้นฐานหลักของการขับขี่อัตโนมัติ IMU และเทคโนโลยีการนำทางเฉื่อย INS นั้นอาจไม่โดดเด่นแต่ก็ขาดไม่ได้ ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยี MEMS และอัลกอริทึมการรวมเข้าด้วยกันอย่างต่อเนื่อง IMU ประสิทธิภาพสูงที่ติดตั้งบนยานพาหนะจะช่วยเพิ่มความปลอดภัย, ความเสถียร และความน่าเชื่อถือของระบบขับขี่อัจฉริยะให้ดียิ่งขึ้น
6. แนะนำผลิตภัณฑ์: LIKOV MG-200 MEMS IMU
ข้อได้เปรียบหลัก
-
การปรับเทียบและชดเชยเต็มช่วงอุณหภูมิ รองรับสภาพแวดล้อมอุณหภูมิสุดขั้วตั้งแต่ -45°C ถึง +80°C
-
ส่วนประกอบที่ควบคุมได้เองภายในประเทศ 100%
-
ประสิทธิภาพสูง, ขนาดเล็ก, น้ำหนักเบา และใช้พลังงานต่ำ
-
ทนทานต่อการสั่นสะเทือนและแรงกระแทกทางกลที่รุนแรง
-
การสุ่มตัวอย่างความเร็วสูง 1KHz รองรับการติดตามการเคลื่อนที่แบบไดนามิกสูง
-
รองรับการอัปเกรดซอฟต์แวร์ออนไลน์ สะดวกสำหรับการปรับปรุงซ้ำ
ความแม่นยำหลัก
ความไม่แน่นอนของไจโร: 0.3°/h (การปรับให้เรียบ 10 วินาที) บรรลุประสิทธิภาพระดับแทคติคัลสูง
การใช้งานทั่วไป
ยานยนต์ไร้คนขับ, ระบบอ้างอิงทัศนคติ, ระบบนำทางและควบคุม, การวัดทัศนคติของเรือและยานพาหนะ, การนำทางแบบรวมเฉื่อย/ดาวเทียม, ระบบการขุดเจาะและเหมืองแร่, การทำแผนที่แบบเคลื่อนที่, เทอร์มินัลเคลื่อนที่สำหรับการสื่อสารผ่านดาวเทียม, ระบบรักษาเสถียรภาพของตัวนำ
ข้อความของคุณจะต้องอยู่ระหว่าง 20-3,000 ตัวอักษร!
