Wat is een MEMS Inertieel Geïntegreerd Navigatiesysteem? Principe & Toepassing

1Inleiding

Het MEMS Inertial Integrated Navigation System is een miniatuur, laagvermogen en kosteneffectieve autonome navigatieoplossing op basis van micro-electro-mechanische systemen (MEMS) met inertialsensoren.Gecentreerd op hoogwaardige MEMS gyroscopen en versnellingsmeters, het systeem integreert multi-bron positioneringsgegevens om real-time houdingsoplossing, snelheidsberekening en continue positioneringsuitvoer te bereiken.Verschillend van hoogprecise glasvezel-inertiale navigatie die is ontworpen voor topniveau lucht- en ruimtevaart- en maritieme scenario's, MEMS geïntegreerde navigatie richt zich op lichtgewicht, miniaturisatie en massa schaalbaarheid, met betrekking tot de meeste civiele en industriële intelligente navigatiescenario's.

Om dit probleem op te lossen, moet de MEMS-navigatie een kleine cumulatieve drift veroorzaken tijdens de lange-termijnoperatie vanwege de inherente kenmerken van micro-mechanische structuren.het systeem heeft een fusie-mechanisme met meerdere sensoren, waarbij de MEMS-inertie-metingsgegevens nauw worden gecombineerd met GNSS, visuele SLAM, lidar, wielkilometer en andere hulpmiddelen voor positionering.Het combineert goedkope hardware en hoge stabiliteit in de navigatie., wordt de meest gebruikte inertiële navigatietechnologie op het gebied van de economie op lage hoogte en industriële intelligente apparatuur.

2. Hoofdwerkingsbeginsel

2.1 MEMS-inertiële eenheidsensormechanisme

Het kernonderdeel van het systeem is een hoogstabiele MEMS-IMU, die miniatuur drieassige gyroscopen en drieassige versnellingsmeters op één chip integreert.De MEMS gyroscoop vangt de hoeksnelheid van de rotatie van de drager (rol) in realtime vast., pitch, yaw), terwijl de MEMS-versnellingsmeter de lineaire versnelling en de zwaartekrachtversnelling tijdens de beweging van de drager nauwkeurig detecteert.

Door middel van real-time traagheidsoplossingsalgoritmen geeft de unit onafhankelijk hoge frequentie houdingshoeken, hoekfrequentie, bewegingsversnelling en originele traagheidsgegevens.Het kan de dynamische beweging van de drager continu volgen zonder afhankelijk te zijn van externe signaalbronnen., het realiseren van volledig autonome houdingsperceptie en doodrekening.

2.2 Multi-sensor Fusion & Drift Suppression

Het geïntegreerde MEMS-navigatiesysteem maakt gebruik van geoptimaliseerde adaptieve Kalman-filtering en intelligente fusiealgoritmen om traagheidsgegevens organisch te fuseren met externe positioneringsgegevens.Het systeem functioneert in twee kernwerkwijzen om een stabiele output in het volledige scenario te garanderen..

In open omgevingen met stabiele GNSS-signalen kalibreren satellietpositiegegevens en onderdrukken ze de cumulatieve drift op lange termijn van MEMS-inertiesensoren.correctie van kleine houdings- en positioneringsfouten in realtime om hoge precisie absolute positioneringsresultaten te behouden. In GNSS-geweigerde of signaal-interferente scenario's zoals stedelijke canyons, tunnels, dichte bossen en binnenworkshops,de MEMS-inertie-eenheid verricht zelfstandig een kortetermijn-high-precision dead-calculation, die naadloos plaatsingsleugels vult en een ononderbroken navigatie- en houdingsuitgang garandeert.lage drift in langdurige exploitatie, nul onderbreking in korte termijn complexe scenario's.

3De belangrijkste voordelen van geïntegreerde MEMS-navigatie

• Miniaturisatie en lichtgewichtHet heeft een zeer geïntegreerd chip-niveau ontwerp, met ultra-kleine afmetingen en ultra-licht gewicht.perfect aan te passen aan de strenge belasting- en ruimtebeperkingen van kleine en middelgrote intelligente apparaten.
• Laag vermogen en hoge prestatiesIn vergelijking met glasvezel- en laserinertiale navigatiesystemen hebben MEMS-oplossingen een lager stroomverbruik en lagere productiekosten.ondersteuning van grootschalige batchimplementatie en populaire toepassing.
• Sterke dynamische reactieOndersteunt hoogfrequente gegevensuitvoer, waarbij snelle houdingsveranderingen, frequente versnelling en vertraging en scherpe stuurbewegingen van dragers gevoelig worden vastgelegd,geschikt voor zeer dynamische civiele bewegingsscenario's.
• Uitstekende aanpassingsvermogenIntegreert industriële trillingsbestendigheid, schokbestendigheid en kalibratietechnologie bij grote temperaturen, en past zich stabiel aan bij complexe werkomstandigheden zoals trillingen van voertuigen,windturbulentie en grondbotsingen.
• Flexible compatibiliteit van fusieGemakkelijk compatibel met GNSS, lidar, visuele SLAM, kilometerteller en andere reguliere positioneringsmodules, met ondersteuning van aangepaste fusieoplossingen voor verschillende toepassingsscenario's.

4Verschillen tussen MEMS en FOG geïntegreerde navigatie

MEMS-geïntegreerde navigatie en glasvezel-geïntegreerde navigatie (FOG) vormen een volledig complementaire high-low-end productmatrix in de inertiële navigatie-industrie.MEMS-technologie is gebaseerd op micro-elektromechanische chipstructuren, met voordelen op het gebied van lage kosten, miniaturisatie en massaproductie, maar met een beperkte capaciteit voor het onderdrukken van drift op lange termijn, geschikt voor civiele en industriële scenario's met een gemiddelde en lage precisie.

FOG-optische glasvezel-inertiale navigatie heeft een vaste optische sensorstructuur, met een zeer lage drift en een zeer hoge langetermijnstabiliteit, maar heeft een groter volume en een hogere kosten,voornamelijk geschikt voor high-end-precision-scenario's zoals lucht- en ruimtevaart, diepzeevaartuigen en hoogwaardige landmetingen en -kaarten.en is de kerntechnologie voor de snelle ontwikkeling van de wereldwijde lage-hoogte economie en industriële intelligente productie.

5. Belangrijkste toepassingsscenario's

• Civiele en industriële UAV'sBreed gebruikt in energie-inspectie, luchtonderzoek, logistieke distributie, landbouwgewasbescherming en noodreddingsdrones,het verstrekken van stabiele houdingscontrole en continue navigatiegegevens voor complexe vluchtscenario's.
• Intelligent rijden en mobiele robotsDiensten voor autonome voertuigen met een lage snelheid, patrouillewagens op campus, sanitaire voertuigen, AGV's en AMR-robots voor binnenruimten, waarbij problemen met onderbreking van de positionering in GNSS-geweigerde scenario's worden opgelost.
• Industriële intelligente apparatuurToegepast aan de houdingsbewaking van machines, intelligente gimbalstabilisatie, draagbare verkennings- en kartografieapparatuur, realiseert real-time houdingscorrectie en bewegingsstatusbewaking.
• Equipment voor de economie op lage hoogteHet omvat verschillende kleine en middelgrote onbemande vliegtuigen, die een betrouwbare inertiële navigatieondersteuning bieden voor stedelijk vervoer op lage hoogte en intelligente terminalapparatuur.

6. Technische samenvatting

Als de meest gangbare en veelzijdige oplossing voor traagheidsnavigatie op industrieel en civiele gebieden, brengt het MEMS-inertiële geïntegreerde navigatiesysteem prestaties, volume,energieverbruik en kosten perfectDoor middel van multi-sensor fusie technologie, maakt het voor de inherente drift defect van single MEMS traagheid navigatie, realiseren stabiele,continue en zeer nauwkeurige navigatie en houdingswaarnemingHet is de kern van de basissensortechnologie voor intelligente onbemande apparatuur, industriële automatisering en industrialisatie van de economie op lage hoogte.en ondersteunt grootschalige commerciële toepassing van wereldwijde intelligente terminale apparatuur.