Інерційні датчики на основі технології MEMS
Інерційні датчики MEMS вимірюють лінійне прискорення та кутову швидкість, використовуючи мікрофабриковані механічні структури, витравлені на кремнієвих пластинах. Напівпровідникове виробництво забезпечує високу повторюваність, відмінну масштабованість та стабільну продуктивність датчиків. Відповідно, виробники досягають компактних розмірів, нижчих виробничих витрат та високої надійності.
Інерційний вимірювальний блок MEMS (IMU) інтегрує три ортогональні акселерометри та три гіроскопи. Разом ці датчики вимірюють рух за шістьма ступенями свободи (6-DoF). Однак сам по собі MEMS IMU не може оцінити положення або heading. Тому виробники інтегрують приймачі GNSS, магнітометри, одометри або інші допоміжні датчики. Алгоритми злиття даних датчиків потім генерують надійні оцінки навігації та орієнтації. В результаті, система функціонує як система визначення положення та курсу (AHRS) або як повноцінна інерційна навігаційна система (INS).
Кілька параметрів визначають продуктивність інерційних датчиків MEMS. До них належать нестабільність зміщення, випадкове блукання кута (ARW), випадкове блукання швидкості (VRW), точність масштабного коефіцієнта, пропускна здатність, придушення вібрації та термічна стабільність. Крім того, заводське калібрування компенсує детерміновані похибки датчиків. Ці похибки включають розцентрування осей, нелінійність масштабного коефіцієнта, g-чутливість та температурно-залежні зміни зміщення. Згодом вбудовані розширені фільтри Калмана (EKF) об'єднують інерційні вимірювання із зовнішніми спостереженнями. Цей процес постійно оцінює похибки датчиків та зменшує інерційний дрейф. Отже, навігаційне рішення підтримує вищу точність під час динамічних операцій.
Останні досягнення значно покращили інерційну технологію MEMS. Наприклад, архітектури зондування із замкнутим контуром збільшують лінійність та зменшують чутливість до зміщення. Так само, вдосконалене виробництво MEMS підвищує повторюваність та довгострокову стабільність. Передова цифрова обробка сигналів також покращує шумову продуктивність та стійкість до вібрації. В результаті, високоякісні датчики MEMS тепер досягають продуктивності тактичного класу. При цьому вони залишаються меншими, легшими та енергоефективнішими, ніж традиційні інерційні технології. Тому інженери все частіше обирають датчики MEMS для автономних транспортних засобів, робототехніки, гідрографії, мобільного картографування, точного землеробства та оборонних навігаційних систем.
