MEMS傳感器彌補GPS的不足

2020-11-23 電子產品世界

精密導航功能通常易與汽車、飛機、船舶聯繫在一起，但事實上，在工業和醫療領域，導航功能同樣得到廣泛應用，從工廠機械和手術機器人到應急響應跟蹤。

導航問題

目前有許多方案可以取得指向、駕駛、導向設備的位置、方向和運動等信息。實際上，許多應用依賴全球衛星定位系統(GPS)的情況越來越普遍。但是，在面臨室內導航以及在處理更複雜並與環境相關的挑戰時，只靠GPS是不夠的。

對於此類應用，可以採用不同類型的傳感器來改善系統從異常動作判斷實際運動的能力。用以處理特殊導航問題的特定傳感器，其能力不僅取決於傳感器的性能，同時也要依據應用的獨特動態特性而定。

大多數應用包含不同的檢測技術，其中沒有任何一項技術能夠獨立地滿足應用要求。對於GPS，障礙物會阻斷衛星接收，因而容易發生錯誤。另一種常見的導航輔助設備是地磁儀，此裝置需要清晰地接觸地球的磁場，然而在工業環境中會有許多磁場幹擾，造成地磁儀的可靠性無法始終處於最佳狀態。光學傳感器會受到視線阻礙的影響，慣性傳感器一般來說不會受到這些幹擾，但其自身也存在一些限制，例如缺乏絕對參考點(哪裡是北方？)。

傳感器選擇　

汽車行業20年的應用歷史證明，MEMS慣性傳感器具有高可靠性，同時具有低功耗、小尺寸和低成本的優勢，在手機和視頻遊戲中的成功應用說明它在商業上也極具吸引力。然而，現有的性能水平卻存在著很大的差異，適合遊戲的器件並不能處理高性能導航問題。舉例來說，精密工業和醫療導航所需的性能水平通常比消費電子設備所用MEMS傳感器的性能水平高出一個數量級。

大多數情況下，設備的運動相對複雜(多軸運動)，因此需要完整的慣性測量單元(IMU)，可整合多達六個自由度的慣性移動(三組線性與三組旋轉)。

舉例來說，ADI公司的ADIS16334 iSensor IMU能夠適應許多工業儀器和汽車應用。許多情況下，可以整合四個或更多的額外自由度，包括三軸磁力檢測和單軸壓力(海拔高度)檢測。

慣性測量單元可以輸出高度穩定的線性與旋轉傳感器值，這些值必須針對下列影響因素進行補償：

溫度和電壓漂移

偏置、靈敏度和非線性度

振動

X、Y、Z軸對準誤差


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