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时间:2019-02-08 16:29:36   作者:   来源:   阅读:125   评论:0
内容摘要:MEMS技术将引领新一代低成本导航选择2018年02月27日 10:11:24泉源:网络转载如果寓目过索契冬奥会的户外赛事转播,您可能注意到,滑雪板和滑雪赛场上空盘旋着小巧如蜘蛛般的摄像航行器。这些无人航行器用于举行航拍,操控性能极其卓越。它们可以近距离捕捉竞技行动,并顺畅地举行......

MEMS技术将引领新一代低成本导航选择

2018年02月27日 10:11:24泉源:网络转载

如果寓目过索契冬奥会的户外赛事转播,您可能注意到,滑雪板和滑雪赛场上空盘旋着小巧如蜘蛛般的摄像航行器。这些无人航行器用于举行航拍,操控性能极其卓越。它们可以近距离捕捉竞技行动,并顺畅地举行跟踪,比安装在起重机或传统直升机上的摄像机更为优越。

是什么使摄像航行器如此超凡脱俗呢?一个称为姿态航向参考系统(AHRS)的庞大行动控制和稳定系统,该系统在所有三个轴上安装了微型机电陀螺仪、加速度计和磁力计(罗盘)。这些微型元件称为MEMS(微机电系统),组成了小巧轻便的运动跟踪系统,与以前的产物相比,精度更高、可靠性更好且生产成本更低。

无人驾驶航行器(UAV)

MEMSAHRS可以装配在最大有效载重约为5至10kg的小型直升机上,能够提供须要的运动跟踪技术,使得能够操控航行器并使其保持在航线上。已往,如果要团结思量所有须要的控制和稳定需求,意味着需要使用高精度的(因而庞大且粗笨的)的惯量丈量单元(IMU)或昂贵的(也同样庞大的)光纤陀螺仪(FOG)。无论接纳哪种要领,装置都过于庞大,无法搭载到小型直升机上。MEMSAHRS产物足够轻便,便于携带,同时足够准确,能够执行必须的丈量任务。另外,实时操作要求快速响应,而最新的MEMSAHRS产物延迟不到2ms,足以举行快速跟踪。

MEMSAHRS使得这样的摄像航行器成为可能

在空中,受险些不中断的振动和长时间加速影响,航行器可能泛起暂时性导航故障,最后会偏离航线。最新级此外抗振MEMS陀螺仪具有高带宽特性并团结使用强大的信号处置惩罚算法,能够反抗频率高达200Hz的振动,从而提高了短期精度。

长时间加速导致很难读取靠近重力的加速度计值。如果不能适当地赔偿这些加速度,那么横滚值和俯仰值将禁绝确,航行器便会开始偏移航线。新的传感器融合算法可以治理多个传感器的读数,能够资助MEMSAHRS检测加速度并凭据丈量的动态特性举行调整。传感器融合也可资助MEMS设备更好地反抗因钢铁、永磁体和电流而发生的磁场畸变。高性能的传感器融合算法可以赔偿此类磁场畸变,并相应调治航向预计值。

移动3D测绘

除了摄像航行器和其它UAV之外,MEMS技术的一个新兴应用是移动3D测绘,这涉及到使用移动平台上搭载的成像器件来绘制三维舆图。通过使用MEMS产物构建内部导航系统(INS),谷歌街景定制车辆所用的同类测绘技术成本将大幅下降,从而能够获得推广应用。例如,可将低成本激光扫描仪或热感摄像机、可输出位置和偏向且基于MEMS的INS,以及带控制软件的膝上型电脑全部集成到一个货箱内并放在任何家用汽车上。市政机构可以借助该箱子来监控公共工程。激光扫描解决方案变得很是轻便,可由航行器携带,因此也可用于航空测绘。国家公园和其它森林地域的消防队可使用搭载测绘设备的航行器来查找火灾多发所在,而无需租用特殊飞机和航行员来完成该事情。

货船

反抗振动和磁向的能力也在运输行业为低成本MEMSAHRS开发了新的机缘。MEMSAHRS可以监控船上任何区域所装载货物的运动、加速度和速度。通过将这些信息与天气数据、海浪丈量及其它读数团结使用,MEMSAHRS可以绘制出最佳航道和速度,从而将横摇降至最低,优化油耗并掩护货物。如果没有现代基于MEMS的运动跟踪器的准确度和鲁棒性,那么险些不行能开发出像这样经济高效的应用。

作为货船导航系统的一部门,MEMSAHRS能够资助绘制更好、更高效的航道

鹞子动力船

MEMSAHRS的另一个应用是在以大型鹞子提供推进力的集装箱船上。可将鹞子毗连在前甲板上,并使用MEMSAHRS来为鹞子导向。鹞子必须在恰当的时刻举行移动,以便确保提供最大的效率,而MEMSAHRS可以确定这个移动时刻。与无人驾驶航行器一样,大型鹞子也受到高加速度影响,可能影响控制器的准确度。而且,无论是重量照旧尺寸有所增加,鹞子的效率都受到影响。使用小巧而准确的MEMSAHRS,即可带来恰当的精度,又不会增加任何阻力。同样,MEMSAHRS也可用于控制离岸风车中毗连涡轮的鹞子。

MEMSAHRS用于控制鹞子动力货船

结论

基于MEMS的产物具有更高的精度、更好的传感器融合算法、元件微型化以及相对低廉的生产成本,因而成为替代传统光学和机械导航设备的诱人选择。摄像航行器也许是此类基于MEMS的解决方案中最广为人知的应用,可是其它领域的应用也在迅猛生长。例如,移动3D测绘、货船导航系统以及配有鹞子的风力驱动船只等等。种种特性的奇特组合,以及较低的总成本,使得这这些尺寸小巧的基于MEMS的系统最有可能成为下一代运动跟踪系统中的佼佼者。

本文在【传动网】的牢靠链接:http://www.chuandong.com/news/news.aspx?id=210709


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