MEMS慣性傳感器組成及原理
發(fā)布時間:2020/8/4 17:53:03 訪問次數(shù):1143
rpmh傳統(tǒng)汽車還是自動駕駛汽車用的慣性傳感器通常是中低級的,其特點是更新頻率高(通常為:1kHz),可提供實時位置信息。但它有個致命的缺點——他的誤差會隨著時間的推進(jìn)而增加,所以只能在很短的時間內(nèi)依賴慣性傳感器進(jìn)行定位。通常在自動駕駛車輛中與GNSS(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))配合一起使用,稱為組合慣導(dǎo)。
慣性傳感器是對物理運動做出反應(yīng)的器件,如線性位移或角度旋轉(zhuǎn),并將這種反應(yīng)轉(zhuǎn)換成電信號,通過電子電路進(jìn)行放大和處理。加速度計和陀螺儀是最常見的兩大類MEMS慣性傳感器。加速度計是敏感軸向加速度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器;陀螺儀是能夠敏感運動體相對于慣性空間的運動角速度的傳感器。三個MEMS加速度計和三個MEMS陀螺儀組合形成可以敏感載體3個方向的線加速度和3個方向的加速度的微型慣性測量組合(Micro Inertial Messurement Unit,MIMU),慣性微系統(tǒng)利用三維異構(gòu)集成技術(shù),將MEMS加速度計、陀螺儀、壓力傳感器、磁傳感器和信號處理電路等功能零件集成在硅芯片內(nèi),并內(nèi)置算法,實現(xiàn)芯片級制導(dǎo)、導(dǎo)航、定位等功能。
MEMS加速度計是MEMS領(lǐng)域最早開始研究的傳感器之一。MEMS加速度計的設(shè)計和加工技術(shù)已經(jīng)日趨成熟。

制造商
Texas Instruments
制造商零件編號
AM3352BZCZ60
描述
IC MPU SITARA 600MHZ 324NFBGA
對無鉛要求的達(dá)標(biāo)情況/對限制有害物質(zhì)指令(RoHS)規(guī)范的達(dá)標(biāo)情況 無鉛/符合限制有害物質(zhì)指令(RoHS)規(guī)范要求
濕氣敏感性等級 (MSL) 3(168 小時)
詳細(xì)描述 ARM®-Cortex®-A8-Microprocessor-IC-series-1-코어-32-位-600MHz-324-NFBGA(15x15)
核心處理器 ARM® Cortex®-A8
核數(shù)/總線寬度 1 코어,32 位
速度 600MHz
協(xié)處理器/DSP 多媒體;NEON™ SIMD
RAM 控制器 LPDDR,DDR2,DDR3,DDR3L
圖形加速 是
顯示與接口控制器 LCD,觸摸屏
以太網(wǎng) 10/100/1000 Mbps(2)
SATA -USB USB 2.0 + PHY(2)
電壓 - I/O 1.8V,3.3V
工作溫度 0°C ~ 90°C(TJ)
安全特性 密碼技術(shù),隨機數(shù)發(fā)生器
封裝/外殼 324-LFBGA
供應(yīng)商器件封裝 324-NFBGA(15x15)
附加接口 CAN,I²C,McASP,McSPI,MMC/SD/SDIO,UART

由于制作工藝的原因,慣性傳感器測量的數(shù)據(jù)通常都會有一定誤差。第一種誤差是偏移誤差,也就是陀螺儀和加速度計即使在沒有旋轉(zhuǎn)或加速的情況下也會有非零的數(shù)據(jù)輸出。要想得到位移數(shù)據(jù),我們需要對加速度計的輸出進(jìn)行兩次積分。在兩次積分后,即使很小的偏移誤差會被放大,隨著時間推進(jìn),位移誤差會不斷積累,最終導(dǎo)致我們沒法再跟蹤物體的位置。第二種誤差是比例誤差,所測量的輸出和被檢測輸入的變化之間的比率。與偏移誤差相似,在兩次積分后,隨著時間推進(jìn),其造成的位移誤差也會不斷積累。第三種誤差是背景白噪聲,如果不給予糾正,也會導(dǎo)致我們沒法再跟蹤物體的位置。
慣性傳感器能夠為車輛中的所有控制單元提供車輛的即時運動狀態(tài)。路線偏移,縱向橫向的擺動角速度,以及縱向、橫向和垂直加速度等信號被準(zhǔn)確采集,并通過標(biāo)準(zhǔn)接口傳輸至數(shù)據(jù)總線。所獲得的信號用于復(fù)雜的調(diào)節(jié)算法,以增強乘用車和商用車(例如,ESC/ESP、ADAS、AD)以及摩托車(優(yōu)化的曲線 ABS)、工業(yè)車輛和農(nóng)用車的舒適性與安全應(yīng)用。
未來MEMS慣性傳感器的發(fā)展主要有四個方向:
導(dǎo)航、自動駕駛和個人穿戴設(shè)備等對慣性傳感器的精度需求逐漸提高,精細(xì)化測量需求和智能化的發(fā)展也對傳感器的精度提出了越來越高的要求。
器件的微型化可以實現(xiàn)設(shè)備便攜性,滿足分布式應(yīng)用要求。微型化是未來智能傳感設(shè)備的發(fā)展趨勢,是實現(xiàn)萬物互聯(lián)的基礎(chǔ)。
慣性測量單元還是慣性微系統(tǒng)都是為了提高器件的集成度,進(jìn)而實現(xiàn)在更小的體積內(nèi)具備更多的測量功能,滿足裝備小體積、低功耗、多功能的需求。
MEMS慣性傳感器的應(yīng)用范圍越來越廣泛,工作環(huán)境也會越來越復(fù)雜,例如:高溫、高壓、大慣量和高沖擊等,適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境能夠進(jìn)一步拓寬MEMS慣性傳感器的應(yīng)用范圍。

(素材來源:21IC.如涉版權(quán)請聯(lián)系刪除。特別感謝)
rpmh傳統(tǒng)汽車還是自動駕駛汽車用的慣性傳感器通常是中低級的,其特點是更新頻率高(通常為:1kHz),可提供實時位置信息。但它有個致命的缺點——他的誤差會隨著時間的推進(jìn)而增加,所以只能在很短的時間內(nèi)依賴慣性傳感器進(jìn)行定位。通常在自動駕駛車輛中與GNSS(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))配合一起使用,稱為組合慣導(dǎo)。
慣性傳感器是對物理運動做出反應(yīng)的器件,如線性位移或角度旋轉(zhuǎn),并將這種反應(yīng)轉(zhuǎn)換成電信號,通過電子電路進(jìn)行放大和處理。加速度計和陀螺儀是最常見的兩大類MEMS慣性傳感器。加速度計是敏感軸向加速度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器;陀螺儀是能夠敏感運動體相對于慣性空間的運動角速度的傳感器。三個MEMS加速度計和三個MEMS陀螺儀組合形成可以敏感載體3個方向的線加速度和3個方向的加速度的微型慣性測量組合(Micro Inertial Messurement Unit,MIMU),慣性微系統(tǒng)利用三維異構(gòu)集成技術(shù),將MEMS加速度計、陀螺儀、壓力傳感器、磁傳感器和信號處理電路等功能零件集成在硅芯片內(nèi),并內(nèi)置算法,實現(xiàn)芯片級制導(dǎo)、導(dǎo)航、定位等功能。
MEMS加速度計是MEMS領(lǐng)域最早開始研究的傳感器之一。MEMS加速度計的設(shè)計和加工技術(shù)已經(jīng)日趨成熟。

制造商
Texas Instruments
制造商零件編號
AM3352BZCZ60
描述
IC MPU SITARA 600MHZ 324NFBGA
對無鉛要求的達(dá)標(biāo)情況/對限制有害物質(zhì)指令(RoHS)規(guī)范的達(dá)標(biāo)情況 無鉛/符合限制有害物質(zhì)指令(RoHS)規(guī)范要求
濕氣敏感性等級 (MSL) 3(168 小時)
詳細(xì)描述 ARM®-Cortex®-A8-Microprocessor-IC-series-1-코어-32-位-600MHz-324-NFBGA(15x15)
核心處理器 ARM® Cortex®-A8
核數(shù)/總線寬度 1 코어,32 位
速度 600MHz
協(xié)處理器/DSP 多媒體;NEON™ SIMD
RAM 控制器 LPDDR,DDR2,DDR3,DDR3L
圖形加速 是
顯示與接口控制器 LCD,觸摸屏
以太網(wǎng) 10/100/1000 Mbps(2)
SATA -USB USB 2.0 + PHY(2)
電壓 - I/O 1.8V,3.3V
工作溫度 0°C ~ 90°C(TJ)
安全特性 密碼技術(shù),隨機數(shù)發(fā)生器
封裝/外殼 324-LFBGA
供應(yīng)商器件封裝 324-NFBGA(15x15)
附加接口 CAN,I²C,McASP,McSPI,MMC/SD/SDIO,UART

由于制作工藝的原因,慣性傳感器測量的數(shù)據(jù)通常都會有一定誤差。第一種誤差是偏移誤差,也就是陀螺儀和加速度計即使在沒有旋轉(zhuǎn)或加速的情況下也會有非零的數(shù)據(jù)輸出。要想得到位移數(shù)據(jù),我們需要對加速度計的輸出進(jìn)行兩次積分。在兩次積分后,即使很小的偏移誤差會被放大,隨著時間推進(jìn),位移誤差會不斷積累,最終導(dǎo)致我們沒法再跟蹤物體的位置。第二種誤差是比例誤差,所測量的輸出和被檢測輸入的變化之間的比率。與偏移誤差相似,在兩次積分后,隨著時間推進(jìn),其造成的位移誤差也會不斷積累。第三種誤差是背景白噪聲,如果不給予糾正,也會導(dǎo)致我們沒法再跟蹤物體的位置。
慣性傳感器能夠為車輛中的所有控制單元提供車輛的即時運動狀態(tài)。路線偏移,縱向橫向的擺動角速度,以及縱向、橫向和垂直加速度等信號被準(zhǔn)確采集,并通過標(biāo)準(zhǔn)接口傳輸至數(shù)據(jù)總線。所獲得的信號用于復(fù)雜的調(diào)節(jié)算法,以增強乘用車和商用車(例如,ESC/ESP、ADAS、AD)以及摩托車(優(yōu)化的曲線 ABS)、工業(yè)車輛和農(nóng)用車的舒適性與安全應(yīng)用。
未來MEMS慣性傳感器的發(fā)展主要有四個方向:
導(dǎo)航、自動駕駛和個人穿戴設(shè)備等對慣性傳感器的精度需求逐漸提高,精細(xì)化測量需求和智能化的發(fā)展也對傳感器的精度提出了越來越高的要求。
器件的微型化可以實現(xiàn)設(shè)備便攜性,滿足分布式應(yīng)用要求。微型化是未來智能傳感設(shè)備的發(fā)展趨勢,是實現(xiàn)萬物互聯(lián)的基礎(chǔ)。
慣性測量單元還是慣性微系統(tǒng)都是為了提高器件的集成度,進(jìn)而實現(xiàn)在更小的體積內(nèi)具備更多的測量功能,滿足裝備小體積、低功耗、多功能的需求。
MEMS慣性傳感器的應(yīng)用范圍越來越廣泛,工作環(huán)境也會越來越復(fù)雜,例如:高溫、高壓、大慣量和高沖擊等,適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境能夠進(jìn)一步拓寬MEMS慣性傳感器的應(yīng)用范圍。

(素材來源:21IC.如涉版權(quán)請聯(lián)系刪除。特別感謝)
熱門點擊
- 多電芯的降壓-升壓電池充電器
- 低待機電流和專用軟件控制無線電控制器
- 傳感器融合系統(tǒng)ADAS域控制器
- 集成環(huán)境和運動傳感器
- 可編程邏輯控制器射頻輸出
- 電源通路控制的鋰離子充電電池
- 短距離低功率無線通信技術(shù)
- MEMS慣性傳感器組成及原理
- 交流/直流轉(zhuǎn)換器閃存轉(zhuǎn)換層
- 靜電敏感度的特性
推薦技術(shù)資料
- 電源管理 IC (PMIC)&
- I2C 接口和 PmBUS 以及 OTP/M
- MOSFET 和柵極驅(qū)動器單
- 數(shù)字恒定導(dǎo)通時間控制模式(CO
- Power Management Buck/
- 反激變換器傳導(dǎo)和輻射電磁干擾分析和抑制技術(shù)
- 多媒體協(xié)處理器SM501在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用
- 基于IEEE802.11b的EPA溫度變送器
- QUICCEngine新引擎推動IP網(wǎng)絡(luò)革新
- SoC面世八年后的產(chǎn)業(yè)機遇
- MPC8xx系列處理器的嵌入式系統(tǒng)電源設(shè)計
- dsPIC及其在交流變頻調(diào)速中的應(yīng)用研究