MEMS 관성 센서
MEMS 관성 센서는 실리콘 웨이퍼에 식각된 미세 가공 기계 구조물을 사용하여 선가속도와 각속도를 측정합니다. 반도체 제조는 높은 반복성, 우수한 확장성 및 일관된 센서 성능을 보장합니다. 결과적으로 제조업체는 컴팩트한 크기, 낮은 생산 비용, 높은 신뢰성을 달성합니다.
MEMS IMU(Inertial Measurement Unit)는 3개의 직교 가속도계와 3개의 자이로스코프를 통합합니다. 이 센서들은 함께 6자유도(6-DoF)에 걸친 움직임을 측정합니다. 그러나 MEMS IMU 단독으로는 위치나 방향(heading)을 추정할 수 없습니다. 따라서 제조업체는 GNSS 수신기, 자력계, 오도메트리 또는 기타 보조 센서를 통합합니다. 그 후 센서 융합 알고리즘이 신뢰할 수 있는 항법 및 방향 추정값을 생성합니다. 결과적으로 이 시스템은 AHRS(Attitude and Heading Reference System) 또는 완전한 관성항법장치(INS)로 작동합니다.
여러 매개변수가 MEMS 관성 센서 성능을 정의합니다. 여기에는 바이어스 불안정성, ARW(Angle Random Walk), VRW(Velocity Random Walk), 스케일 팩터 정확도, 대역폭, 진동 제거 및 열 안정성이 포함됩니다. 나아가 공장 캘리브레이션은 결정론적 센서 오차를 보정합니다. 이러한 오차에는 축 정렬 불량, 스케일 팩터 비선형성, g-감도 및 온도에 따른 바이어스 변화가 포함됩니다. 그 후 내장된 EKF(Extended Kalman Filters)가 관성 측정값을 외부 관측값과 융합합니다. 이 프로세스는 센서 오차를 지속적으로 추정하고 관성 표류를 줄입니다. 결과적으로 항법 솔루션은 동적 작전 중에도 더 높은 정확도를 유지합니다.
최근의 발전으로 MEMS 관성 기술이 크게 향상되었습니다. 예를 들어 폐루프 센싱 아키텍처는 선형성을 높이고 바이어스 감도를 줄입니다. 마찬가지로 향상된 MEMS 제조는 반복성과 장기 안정성을 향상시킵니다. 고급 디지털 신호 처리도 노이즈 성능과 진동 견고성을 향상시킵니다. 결과적으로 하이엔드 MEMS 센서는 이제 전술급 성능을 달성합니다. 동시에 기존 관성 기술보다 더 작고, 가볍고, 전력 효율적입니다. 따라서 엔지니어들은 자율주행 차량, 로봇 공학, 수로학, 모바일 매핑, 정밀 농업, 국방 항법 시스템용 MEMS 센서를 점점 더 많이 선택하고 있습니다.
