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- MEMS傳感器彌補(bǔ)GPS的不足
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2012/8/9
精密導(dǎo)航功能通常易與汽車、飛機(jī)、船舶聯(lián)系在一起，但事實(shí)上，在工業(yè)和醫(yī)療領(lǐng)域，導(dǎo)航功能同樣得到廣泛應(yīng)用，從工廠機(jī)械和手術(shù)機(jī)器人到應(yīng)急響應(yīng)跟蹤。
導(dǎo)航問題
目前有許多方案可以取得指向、駕駛、導(dǎo)向設(shè)備的位置、方向和運(yùn)動(dòng)等信息。實(shí)際上，許多應(yīng)用依賴全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）的情況越來越普遍。但是，在面臨室內(nèi)導(dǎo)航以及在處理更復(fù)雜并與環(huán)境相關(guān)的挑戰(zhàn)時(shí)，只靠GPS是不夠的。
對(duì)于此類應(yīng)用，可以采用不同類型的傳感器來改善系統(tǒng)從異常動(dòng)作判斷實(shí)際運(yùn)動(dòng)的能力。用以處理特殊導(dǎo)航問題的特定傳感器，其能力不僅取決于傳感器的性能，同時(shí)也要依據(jù)應(yīng)用的獨(dú)特動(dòng)態(tài)特性而定。
大多數(shù)應(yīng)用包含不同的檢測(cè)技術(shù)，其中沒有任何一項(xiàng)技術(shù)能夠獨(dú)立地滿足應(yīng)用要求。對(duì)于GPS，障礙物會(huì)阻斷衛(wèi)星接收，因而容易發(fā)生錯(cuò)誤。另一種常見的導(dǎo)航輔助設(shè)備是地磁儀，此裝置需要清晰地接觸地球的磁場(chǎng)，然而在工業(yè)環(huán)境中會(huì)有許多磁場(chǎng)干擾，造成地磁儀的可靠性無法始終處于最佳狀態(tài)。光學(xué)傳感器會(huì)受到視線阻礙的影響，慣性傳感器一般來說不會(huì)受到這些干擾，但其自身也存在一些限制，例如缺乏絕對(duì)參考點(diǎn)（哪里是北方？）。
傳感器選擇
汽車行業(yè)20年的應(yīng)用歷史證明，MEMS慣性傳感器具有高可靠性，同時(shí)具有低功耗、小尺寸和低成本的優(yōu)勢(shì)，在手機(jī)和視頻游戲中的成功應(yīng)用說明它在商業(yè)上也極具吸引力。然而，現(xiàn)有的性能水平卻存在著很大的差異，適合游戲的器件并不能處理高性能導(dǎo)航問題。舉例來說，精密工業(yè)和醫(yī)療導(dǎo)航所需的性能水平通常比消費(fèi)電子設(shè)備所用MEMS傳感器的性能水平高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。
大多數(shù)情況下，設(shè)備的運(yùn)動(dòng)相對(duì)復(fù)雜（多軸運(yùn)動(dòng)），因此需要完整的慣性測(cè)量單元（IMU），可整合多達(dá)六個(gè)自由度的慣性移動(dòng)（三組線性與三組旋轉(zhuǎn)）。
舉例來說，ADI公司的ADIS16334 iSensor IMU能夠適應(yīng)許多工業(yè)儀器和汽車應(yīng)用。許多情況下，可以整合四個(gè)或更多的額外自由度，包括三軸磁力檢測(cè)和單軸壓力（海拔高度）檢測(cè)。
慣性測(cè)量單元可以輸出高度穩(wěn)定的線性與旋轉(zhuǎn)傳感器值，這些值必須針對(duì)下列影響因素進(jìn)行補(bǔ)償：
溫度和電壓漂移;
偏置、靈敏度和非線性度;
振動(dòng);
X、Y、Z軸對(duì)準(zhǔn)誤差;
慣性傳感器會(huì)因?yàn)槠淦焚|(zhì)而具有不同的漂移度，設(shè)計(jì)人員可以利用GPS或是地磁儀來校正此漂移。
除了良好的傳感器設(shè)計(jì)以外，導(dǎo)航應(yīng)用最主要的挑戰(zhàn)則是決定不同時(shí)候以哪些傳感器為準(zhǔn)。慣性MEMS加速度計(jì)和陀螺儀已經(jīng)證明，它對(duì)于設(shè)計(jì)人員完成一套完整功能的檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具有良好的輔助作用。
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