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MEMS传感器对于无人飞机有没有影响呢?
  现随着人工智能以及互联网的发展,很多的电子产品逐步的有了很大的发展,传感器作为产品的主要部分也是受到市场的欢迎,在我们国家传感器的市场规模就有1500亿元。业内人士更加是看好MEMS传感器和智能传感器后期的发展。

  目前,基于MEMS的惯性和环境传感器已用于越来越多的设备中,包括智能手机,笔记本电脑,平板电脑,无线耳塞,电视和遥控器,AR和VR耳机,无人机,机器人以及许多其他消费类和工业设备。

  得益于采用惯性MEMS传感器,无人机可确保其方向稳定,并可由用户精确控制,甚至可自主飞行。然而,一些挑战使无人机系统设计变得十分复杂,例如电机未完美校准,系统动态可能根据有效载荷而变化,操作条件可能出现突变,或传感器存在误差。这些挑战会造成定位处理偏差,并终导致导航期间的位置偏差,甚至造成无人机失效。

  要使无人机超越玩具的范畴,高品质MEMS传感器和先进软件至关重要。无人机的惯性测量单元(IMU)、气压传感器、地磁传感器、应用特定型传感器节点(ASSN)和传感器数据融合的精度对其飞行性能有着直接和实质的影响。

  尺寸限制以及苛刻的环境和操作条件(如温度变化和振动)将对传感器的要求提升到新的水平。MEMS传感器必须尽可能避免这些影响,并提供精确、可靠的测量。

  有多种方法可以实现出色的飞行性能:软件算法,如传感器校准和数据融合;机械系统设计,例如减少振动,以及根据无人机制造商自己的要求和需求选择MEMS传感器。下面就让我们仔细研究一下MEMS传感器并参考部分示例。

  无人机的核心在于其姿态航向参照系统(AHRS),其中包括惯性传感器、磁力计和处理单元。AHRS估算设备定位,例如滚动、俯仰和偏航角。传感器误差(如偏移、灵敏度误差或热漂移)会导致定位错误。图1显示了加速度计偏移函数形式的定位误差(滚动、俯仰角),这通常是造成传感器连续误差的核心根源。例如,仅20 mg的加速度计偏移便会导致设备方向出现1度误差。

  应用特定型传感器节点

  应用特定型传感器节点(ASSN)提供高度集成的智能传感器集线器,将多个传感器组合在一个封装中,并配有可编程微控制器。它为运动传感应用提供灵活的低功耗解决方案。

  气压传感器

  无人机内置的高性能气压传感器可精确测量高度,并与IMU的高度控制读数结合使用。气压传感器必须尽可能避免外部影响和不准确性。

  如今,结合诸如GPS和光流等附加传感器,距离传感器可用于提高系统的可靠性并减少位置误差。

  对无人机中压力传感器的要求通常非常苛刻。由于受到不理想天气和温度条件的影响,高度精度必须保持在严格的公差范围内,而且传感器必须具有低延迟性,以及在长时间下的极低漂移

  除了TCO改进之外,还有多种因素有助于提高整体精度:相对准确度、噪声、稳定性和绝对精度。从笨拙的玩具到高精度飞机;只要工程师想得到,目前创新工业和商业无人机的应用潜力可以说无边无际。

  磁力计

  磁力计如同一部指南针,可以根据地球的磁场实现无人机的航向。IMU结合使用,可提供九自由度(DoF)解决方案,用于航向估算和导航。在宽泛温度范围内的稳定性能、高分辨率和抗强磁场的能力(无磁性可实现稳定的传感器偏移)使磁力计非常适合无人机应用,并大限度地减少了传感器偏移校准所需的工作量。
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