MEMS інерціальні сенсори
Інерціальні датчики MEMS вимірюють лінійне прискорення та кутову швидкість за допомогою мікровиготовлених механічних структур, витравлених на кремнієвих пластинах. Виробництво напівпровідників забезпечує високу повторюваність, чудову масштагованість та стабільну роботу датчиків. Як наслідок, виробники досягають компактних розмірів, нижчих витрат на виробництво та високої надійності.
MEMS Inertial Measurement Unit (IMU) об'єднує три ортогональні акселерометри та три гіроскопи. Разом ці датчики вимірюють рух у шести ступенях свободи (6-DoF). Проте сам по собі MEMS IMU не може оцінити положення чи heading. Тому виробники інтегрують приймачі GNSS, магнітометри, одометри або інші допоміжні датчики. Алгоритми злиття датчиків потім генерують надійні оцінки навігації та орієнтації. У результаті система працює як Attitude and Heading Reference System (AHRS) або повна Inertial Navigation System (INS).
Кілька параметрів визначають продуктивність інерціальних датчиків MEMS. До них належать нестабільність нульового зміщення, кутова випадкова блукаюча похибка (ARW), випадкова блукаюча похибка швидкості (VRW), точність масштабного коефіцієнта, смуга пропускання, придушення вібрацій та термічна стабільність. Крім того, заводське калібрування компенсує детерміновані похибки датчиків. Ці похибки включають непаралельність осей, нелінійність масштабного коефіцієнта, g-чутливість та температурні коливання нульового зміщення. Згодом вбудовані розширені фільтри Калмана (EKF) об'єднують інерціальні вимірювання із зовнішніми спостереженнями. Цей процес безперервно оцінює похибки датчиків і зменшує інерціальний дрейф. У результаті навігаційне рішення зберігає вищу точність під час динамічних операцій.
Останні досягнення суттєво покращили інерціальну технологію MEMS. Наприклад, архітектури вимірювання із замкнутим контуром підвищують лінійність і зменшують чутливість до зміщення нулю. Подібним чином покращене виготовлення MEMS підвищує повторюваність і довгострокову стабільність. Удосконалена цифрова обробка сигналів також покращує шумові характеристики та стійкість до вібрацій. Завдяки цьому високоякісні MEMS-датчики тепер досягають таксономічної продуктивності (так званої tactical-grade) [або: тактичної продуктивності]. Водночас вони залишаються меншими, легшими та енергоефективнішими за традиційні інерціальні технології. Тому інженери все частіше обирають датчики MEMS для автономних транспортних засобів, робототехніки, гідрографії, мобільного мапування, точного землеробства та систем оборонної навігації.
