Was ist ein MEMS-Trägheits-Navigationssystem? Prinzip & Anwendung

1Einführung

Das MEMS Inertial Integrated Navigation System ist eine miniature, leistungsstarke und kostengünstige autonome Navigationslösung, die auf Trägheitssensoren eines Mikroelektromechanischen Systems (MEMS) basiert.Zentriert auf Hochleistungs-MEMS-Gyroskope und Beschleunigungsmessgeräte, das System integriert Multi-Quellen-Positionierungsdaten, um Echtzeit-Haltung zu lösen, Geschwindigkeitsberechnung und kontinuierliche Positionierungsausgabe zu erreichen.Unterscheidet sich von der hochpräzisen Glasfasernavigation, die für die Luft- und Raumfahrt und die Seefahrt entwickelt wurdeDie MEMS-Integrierte Navigation konzentriert sich auf Leichtgewicht, Miniaturisierung und Massenskalierbarkeit und deckt die meisten zivilen und industriellen intelligenten Navigationsszenarien ab.

Die reine MEMS-Inertialschifffahrt erzeugt während des langfristigen Betriebs aufgrund der inhärenten Eigenschaften der mikro-mechanischen Strukturen eine leichte kumulative Drift.Das System verwendet einen Multi-Sensor-Fusionsmechanismus., die MEMS-Inertialmessdaten eng mit GNSS, visuellem SLAM, Lidar, Radkilometer und anderen Hilfsstandortmessquellen kombiniert.Es gleicht die Vorteile der kostengünstigen Hardware und die hohe Stabilität der Navigationsleistung perfekt aus, wird zur am weitesten verbreiteten Trägheitsnavigationstechnologie in der Niedrighöhenwirtschaft und im Bereich der industriellen intelligenten Ausrüstung.

2Grundprinzip der Arbeit

2.1 Inertial Unit Sensing Mechanism MEMS

Die Kernkomponente des Systems ist eine hochstabile MEMS-IMU, die Miniaturdreiachsige Gyroskope und Dreiachsige Beschleunigungsmessgeräte auf einem einzigen Chip integriert.Das MEMS-Gyroskop erfasst die Echtzeitwinkelgeschwindigkeit der Rotation des Trägers (Roll), Tonhöhe, Giw), während das MEMS-Beschleunigungsmesser lineare Beschleunigungs- und Gravitationsbeschleunigungsänderungen während der Trägerbewegung genau erfasst.

Durch Echtzeit-Algorithmen zur Trägheitslösung erzeugt das Gerät unabhängig voneinander Hochfrequenz-Haltungwinkel, Winkelgeschwindigkeit, Bewegungsbeschleunigung und ursprüngliche Trägheitsdaten.Es kann den dynamischen Bewegungszustand des Trägers kontinuierlich verfolgen, ohne sich auf externe Signalquellen zu verlassen., die vollständig autonome Einstellungswahrnehmung und Abrechnung realisieren.

2.2 Multi-Sensor Fusion & Drift Suppression

Das integrierte MEMS-Navigationssystem verwendet optimierte adaptive Kalman-Filterung und intelligente Fusionsalgorithmen, um Trägheitsdaten organisch mit externen Positionsdaten zu verschmelzen.Das System arbeitet in zwei Kernfunktionen, um eine stabile Leistung im vollen Szenario zu gewährleisten..

In offenen Umgebungen mit stabilen GNSS-Signalen kalibrieren Satellitenpositionsdaten und unterdrücken die langfristige kumulative Drift von MEMS-Treibstandssensoren.Korrektur von kleinen Einstellungs- und Positionierungsfehlern in Echtzeit zur Aufrechterhaltung hochpräziser absoluter Positionierungsergebnisse. Bei GNSS-verweigertem oder Signalstörungsszenarien wie städtischen Schluchten, Tunneln, dichten Wäldern und InnenwerkstättenDie MEMS-Tätigkeit wird von der Trägheitseinheit unabhängig durchgeführt, indem sie kurzfristige, hochpräzise Totenberechnungen durchführt., die Positionsaussichten nahtlos füllen und eine ununterbrochene Navigation und Einstellung gewährleisten.geringe Drift im langfristigen Betrieb, keine Unterbrechungen in kurzfristigen komplexen Szenarien.

3Die wichtigsten Vorteile der integrierten MEMS-Navigation

• Miniaturisiert und leichtgewichtigEs hat ein hochintegriertes Chip-Design, mit ultra-kleiner Größe und ultra-leichtem Gewicht.perfekt an die strengen Belastungs- und Platzbeschränkungen kleiner und mittlerer intelligenter Geräte angepasst.
• Niedrige Leistung und hohe LeistungskostenIm Vergleich zu Glasfasernavigationssystemen und Lasernavigationssystemen verfügen MEMS-Lösungen über einen geringeren Stromverbrauch und geringere Herstellungskosten.Unterstützung der großflächigen Batch-Einführung und der gängigen Anwendung.
• Eine starke dynamische ReaktionUnterstützt Hochfrequenzdaten-Ausgabe, empfindliche Erfassung schneller Haltungsänderungen, häufiger Beschleunigung und Verzögerung und scharfe Lenkbewegungen von Trägern,geeignet für hochdynamische zivile Bewegungsszenarien.
• Ausgezeichnete AnpassungsfähigkeitIntegriert industrielle Schwingungsbeständigkeit, Stoßbeständigkeit und Breittemperaturkalibrierungstechnologie, stabil an komplexe Arbeitsbedingungen wie Fahrzeugschwingungen angepasst,Windturbulenzen und Bodenstoß.
• Flexible Vereinbarkeit der FusionstechnikLeicht kompatibel mit GNSS, Lidar, visuellem SLAM, Kilometermesser und anderen gängigen Positionierungsmodulen, unterstützt maßgeschneiderte Fusionslösungen für verschiedene Anwendungsszenarien.

4Unterschiede zwischen MEMS und FOG Integrated Navigation

Die integrierte MEMS-Navigation und die integrierte Glasfasernavigation (FOG) bilden eine vollständig komplementäre High-Low-End-Produktmatrix in der Trägheitsnavigationsindustrie.MEMS-Technologie beruht auf mikroelektromechanischen Chipstrukturen, mit günstigen Kosten, Miniaturisierung und Massenproduktion, aber mit einer begrenzten langfristigen Fähigkeit zur Driftunterdrückung, geeignet für zivile und industrielle Szenarien mit mittlerer und niedriger Präzision.

Die FOG-Faseroptik-Inerzialschifffahrt verwendet eine optische Festkörper-Sensorstruktur mit ultra-niedrigem Drift- und ultra-hoher Langzeitstabilität, hat jedoch ein größeres Volumen und höhere Kosten.vor allem für hochwertige Präzisionsszenarien wie Luft- und RaumfahrtDie integrierte MEMS-Navigation schließt die Marktlücke der universellen hochzuverlässigen Trägheitsnavigation.und ist die grundlegende Kerntechnologie für die rasche Entwicklung der globalen Wirtschaft in geringer Höhe und der industriellen intelligenten Fertigung.

5. Hauptanwendungsszenarien

• Zivil- und Industrie-UAVsWeit verbreitet in Energieinspektionen, Luftuntersuchungen, Logistikverteilung, landwirtschaftlichen Pflanzenschutz und Notfallrettungsdrohnen,Bereitstellung stabiler Einstellungssteuerung und kontinuierlicher Navigationsdaten für komplexe Flugszenarien.
• Intelligentes Fahren und mobile RoboterDient autonomen Fahrzeugen mit geringer Geschwindigkeit, Campuspatrouillenfahrzeugen, Sanitärfahrzeugen, AGVs im Innenbereich und AMR-Robotern und löst Positionsunterbrechungsprobleme in GNSS-verweigerten Szenarien.
• Intelligente industrielle AusrüstungWird auf die Einstellungsüberwachung von Maschinenbau, die intelligente Gimballstabilisierung, tragbare Vermessungs- und Kartierungsgeräte angewendet, um die Einstellungskorrektur und Bewegungszustandsüberwachung in Echtzeit zu realisieren.
• Ausrüstung für die Wirtschaftlichkeit in geringer HöheEr umfasst verschiedene kleine und mittlere unbemannte Luftfahrzeuge, die eine zuverlässige Trägheitsnavigationsunterstützung für den städtischen Transport in geringer Höhe und intelligente Endgeräte bieten.

6. technische Zusammenfassung

Als die am weitesten verbreitete und vielseitigste Trägheitsnavigationslösung im industriellen und zivilen Bereich gleicht das integrierte Trägheitsnavigationssystem MEMS Leistung, Volumen,Energieverbrauch und Kosten perfektDurch die Multi-Sensor-Fusionstechnologie macht es den inhärenten Driftdefekt der einzelnen MEMS-Inerzialschifffahrt aus und realisiert eine stabile,kontinuierliche und hochpräzise Navigation und EinstellungswahrnehmungEs ist die grundlegende Sensorik für intelligente unbemannte Geräte, industrielle Automatisierung und Industrialisierung der Wirtschaft in geringer Höhe.und unterstützt die groß angelegte kommerzielle Anwendung globaler intelligenter Endgeräte.