MEMS慣性導(dǎo)航在無人機(jī)領(lǐng)域、機(jī)器人等領(lǐng)域中，都有獨(dú)特的應(yīng)用。為增進(jìn)大家對MEMS慣性導(dǎo)航的認(rèn)識，本文將對MEMS慣性導(dǎo)航的原理、MEMS慣性導(dǎo)航未來發(fā)展期望予以介紹。如果你對MEMS慣性導(dǎo)航具有興趣請關(guān)注定陽慣導(dǎo)器件
一、MEMS慣性導(dǎo)航原理
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是以陀螺儀和加速度計(jì)為敏感器件的導(dǎo)航參數(shù)解算系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)陀螺儀的輸出建立導(dǎo)航坐標(biāo)系，根據(jù)加速度計(jì)輸出解算出運(yùn)載體在導(dǎo)航坐標(biāo)系中的速度和位置。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)屬于推算導(dǎo)航方式，即從一已知點(diǎn)的位置根據(jù)連續(xù)測得的運(yùn)動體航向角和速度推算出其下一點(diǎn)的位置，因而可連續(xù)測出運(yùn)動體的當(dāng)前位置。
MEMS是集微傳感器、微執(zhí)行器、微機(jī)械結(jié)構(gòu)、微電源微能源、信號處理和控制電路、高性能電子集成器件、接口、通信等于一體的微型器件或系統(tǒng)。MEMS是一個獨(dú)立的智能系統(tǒng)，可大批量生產(chǎn)，其系統(tǒng)尺寸為幾毫米乃至更小，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級。常見的產(chǎn)品包括MEMS加速度計(jì)、MEMS麥克風(fēng)、微馬達(dá)、微泵、微振子、MEMS光學(xué)傳感器、MEMS壓力傳感器、MEMS陀螺儀、MEMS濕度傳感器、MEMS氣體傳感器等等以及它們的集成產(chǎn)品。
陀螺儀用來測量運(yùn)動體圍繞各個軸向的旋轉(zhuǎn)角速率值，通過四元數(shù)角度解算形成導(dǎo)航坐標(biāo)系，使加速度計(jì)的測量值投影在該坐標(biāo)系中，并可給出航向和姿態(tài)角。加速度計(jì)用來測量運(yùn)動體的加速度大小和方向，經(jīng)過對時間的一次積分得到速度，速度再經(jīng)過對時間的一次積分即可得到位移;磁力計(jì)用來測量磁場強(qiáng)度和方向，定位運(yùn)動體的方向，通過地磁向量得到的誤差表征量，可反饋到陀螺儀的姿態(tài)解算輸出中，校準(zhǔn)陀螺儀的漂移;氣壓計(jì)用來測量環(huán)境氣壓值，融合陀螺儀、加速度計(jì)數(shù)據(jù)輸出高度值。形象的描述的話，陀螺儀知道“我們轉(zhuǎn)了個身”，加速度計(jì)知道“我們又向前走了幾米”，而磁力計(jì)知道“我們是向某個方向”的，氣壓計(jì)則知道我們“有多高”。
總而言之，微慣導(dǎo)系統(tǒng)是以低成本的通用MEMS器件為基礎(chǔ)，根據(jù)應(yīng)用、誤差修正、誤差補(bǔ)償?shù)男枰Y(jié)合使用上述傳感器，充分利用每種傳感器的特長，通過載體運(yùn)動模式學(xué)習(xí)、濾波算法設(shè)計(jì)、硬件和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，達(dá)到高精度自主定位的目標(biāo)。不依賴于導(dǎo)航衛(wèi)星、無線基站、電子標(biāo)簽等任何輔助設(shè)備或先驗(yàn)數(shù)據(jù)庫，僅通過載體自身配置的小型微型慣性傳感器，可完成任何場景下人員、車輛、機(jī)器人等的準(zhǔn)確定位。
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