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惯性测量组合的技术发展趋势 发布时间:2021-04-28   浏览量:3832次

惯性测量组合是采用MEMS技术实现的上述装置,在系统集成方面分为两种:一种是通过组装方式,将MEMS陀螺、MEMS加速度计及相关处理电路安装在一个小型的结构中集成为微性测量组合。另一种是采用全集成方式,将陀螺、加速度计及相关处理电路集成在一个单片上实现微惯性测量组合。利用MEMS技术的全集成微惯性测量组合目前尚处于研制阶段,其体积可进一步减小。

惯性测量单元可以定义为“无需外部参考的可测量三维线运动及角运动的装置”。惯性测量单元通过正交安装的三只加速度计和三只陀螺来敏感载体三个方向的线加速度和旋转角速率,通过解算可获得载体的姿态、速度和位移等信息。

整个微惯性测量组合系统主要包括微惯性敏感单元和实时解算电路两大部分。其中,敏感单元用于感测载体运动的三维角速率和比力信息;解算电路则利用敏感单元所数感到的信息,通过姿态解算和导航计算,输出有关载体运动的姿态、速度和位置参数。

由于微型惯性测量组合多采用MEMS的设计方法和加工工艺、微封装工艺等先进的工艺手段,因此除具有传统惯性测量最组合自主性强的特点外,通常还具有体积小、重量经、成本低、功耗小、响应快、抗高过载、抗强冲击等恶劣环境、以及易于安装和维护等一系列的特点。

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微惯性测量组合的主要技术性能通常由供电要求、性能指标、工作环境和外形等四个方面。

微型惯性测量组合因体积小、重量轻、成本低、抗高过载、抗强冲击等恶劣环境等一系列优势,使其不仅在民用领域,更重要的是在军用领域受到极大的青睐和重视。然而,限于当前MIMU的精度尚处于中低,因此,目前MIMU的主要应用范围则是一些精度要求不高的短期导航定位场合,而这些应用场合往往需要MIMU具有小体积、轻重量、低成本和抗高过载等其他一些特性,如小型制导弹药、制导炸弹、无人驾驶飞机等。

微惯性测量组合的技术发展趋势主要在以下三个方面。

向高度集成化方向发展。如在中低性能民用应用方向上利用表面工艺在单芯片上实现多轴陀螺,加速度计、数字处理电路等功能部件、组件的一体集成;而在军事等高性能应用领域则利用体硅工艺实现陀螺、加速度计敏感结构,后续处理电路采用半导体工艺实现专用处理电路,最后实现双片集成,多轴组装。

向高性能方向发展。进一步改善陀螺、加速度计性能,优化整体结构形式,提高微惯性测量组合的性能和环境适应性。

向组合化方向发展。鉴于目前MIMU尚处于中低精度,且其导航定位误差随时间的累积而增加,因此,MIMU与其他定位误差不随时间累积的导航定位系统(如GPS、多普勒雷达、地形匹配等)相组合,实现组合导航也是其未来的一个重要发展趋势。

 

标签: 惯性测量组合

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