MEMS慣性センサー
MEMS慣性センサーは、シリコンウェハー上にエッチングされた微細加工された機械構造を用いて、直線加速度と角速度を測定します。半導体製造技術により、高い再現性、優れたスケーラビリティ、そして一貫したセンサー性能が確保されています。その結果、メーカーはコンパクトなサイズ、低い製造コスト、そして高い信頼性を実現しています。
MEMS慣性計測ユニット（IMU）は、3つの直交する加速度計と3つのジャイロスコープを統合したものです。 これらのセンサーが連携して、6自由度（6-DoF）にわたる動きを測定します。しかし、MEMSIMU 位置や方位を推定することはできません。そのため、GNSS 、磁力計、走行距離計、またはその他の補助センサーを統合しています。その後、センサーフュージョンアルゴリズムによって、信頼性の高い航法および姿勢推定値が生成されます。その結果、システムは姿勢・方位参照システム（AHRS）または完全な慣性航法システム （INS）として機能する。
MEMS慣性センサーの性能は、いくつかのパラメータによって定義される。これらには、バイアス不安定性、角度ランダムウォーク（ARW）、速度ランダムウォーク（VRW）、スケール係数の精度、帯域幅、振動除去性能、および熱安定性が含まれる。さらに、工場での校正により、決定論的なセンサー誤差が補正される。これらの誤差には、軸のずれ、スケール係数の非線形性、g感度、および温度依存性のバイアス変動が含まれる。 その後、組み込み型の拡張カルマンフィルタ（EKF）が、慣性計測値と外部観測値を融合させる。このプロセスにより、センサー誤差が継続的に推定され、慣性ドリフトが低減される。その結果、動的な運用中においても、航法ソリューションはより高い精度を維持できる。
最近の技術進歩により、MEMS慣性技術は大幅に向上した。例えば、閉ループ型センシングアーキテクチャは直線性を高め、バイアス感度を低減する。同様に、MEMS製造技術の向上により、再現性と長期安定性が向上している。 高度なデジタル信号処理により、ノイズ性能や振動に対する堅牢性も向上している。その結果、ハイエンドのMEMSセンサーは現在、戦術レベルの性能を達成している。一方で、従来の慣性技術に比べ、より小型、軽量、かつ低消費電力であるという特長を維持している。そのため、エンジニアは自律走行車、ロボット工学、水文測量、モバイルマッピング、精密農業、防衛用ナビゲーションシステムにおいて、MEMSセンサーをますます採用するようになっている。
