MEMS惯性传感器组成及原理
发布时间:2020/8/4 17:53:03 访问次数:1131
rpmh传统汽车还是自动驾驶汽车用的惯性传感器通常是中低级的,其特点是更新频率高(通常为:1kHz),可提供实时位置信息。但它有个致命的缺点——他的误差会随着时间的推进而增加,所以只能在很短的时间内依赖惯性传感器进行定位。通常在自动驾驶车辆中与GNSS(全球导航卫星系统)配合一起使用,称为组合惯导。
惯性传感器是对物理运动做出反应的器件,如线性位移或角度旋转,并将这种反应转换成电信号,通过电子电路进行放大和处理。加速度计和陀螺仪是最常见的两大类MEMS惯性传感器。加速度计是敏感轴向加速度并转换成可用输出信号的传感器;陀螺仪是能够敏感运动体相对于惯性空间的运动角速度的传感器。三个MEMS加速度计和三个MEMS陀螺仪组合形成可以敏感载体3个方向的线加速度和3个方向的加速度的微型惯性测量组合(Micro Inertial Messurement Unit,MIMU),惯性微系统利用三维异构集成技术,将MEMS加速度计、陀螺仪、压力传感器、磁传感器和信号处理电路等功能零件集成在硅芯片内,并内置算法,实现芯片级制导、导航、定位等功能。
MEMS加速度计是MEMS领域最早开始研究的传感器之一。MEMS加速度计的设计和加工技术已经日趋成熟。

制造商
Texas Instruments
制造商零件编号
AM3352BZCZ60
描述
IC MPU SITARA 600MHZ 324NFBGA
对无铅要求的达标情况/对限制有害物质指令(RoHS)规范的达标情况 无铅/符合限制有害物质指令(RoHS)规范要求
湿气敏感性等级 (MSL) 3(168 小时)
详细描述 ARM®-Cortex®-A8-Microprocessor-IC-series-1-코어-32-位-600MHz-324-NFBGA(15x15)
核心处理器 ARM® Cortex®-A8
核数/总线宽度 1 코어,32 位
速度 600MHz
协处理器/DSP 多媒体;NEON™ SIMD
RAM 控制器 LPDDR,DDR2,DDR3,DDR3L
图形加速 是
显示与接口控制器 LCD,触摸屏
以太网 10/100/1000 Mbps(2)
SATA -USB USB 2.0 + PHY(2)
电压 - I/O 1.8V,3.3V
工作温度 0°C ~ 90°C(TJ)
安全特性 密码技术,随机数发生器
封装/外壳 324-LFBGA
供应商器件封装 324-NFBGA(15x15)
附加接口 CAN,I²C,McASP,McSPI,MMC/SD/SDIO,UART

由于制作工艺的原因,惯性传感器测量的数据通常都会有一定误差。第一种误差是偏移误差,也就是陀螺仪和加速度计即使在没有旋转或加速的情况下也会有非零的数据输出。要想得到位移数据,我们需要对加速度计的输出进行两次积分。在两次积分后,即使很小的偏移误差会被放大,随着时间推进,位移误差会不断积累,最终导致我们没法再跟踪物体的位置。第二种误差是比例误差,所测量的输出和被检测输入的变化之间的比率。与偏移误差相似,在两次积分后,随着时间推进,其造成的位移误差也会不断积累。第三种误差是背景白噪声,如果不给予纠正,也会导致我们没法再跟踪物体的位置。
惯性传感器能够为车辆中的所有控制单元提供车辆的即时运动状态。路线偏移,纵向横向的摆动角速度,以及纵向、横向和垂直加速度等信号被准确采集,并通过标准接口传输至数据总线。所获得的信号用于复杂的调节算法,以增强乘用车和商用车(例如,ESC/ESP、ADAS、AD)以及摩托车(优化的曲线 ABS)、工业车辆和农用车的舒适性与安全应用。
未来MEMS惯性传感器的发展主要有四个方向:
导航、自动驾驶和个人穿戴设备等对惯性传感器的精度需求逐渐提高,精细化测量需求和智能化的发展也对传感器的精度提出了越来越高的要求。
器件的微型化可以实现设备便携性,满足分布式应用要求。微型化是未来智能传感设备的发展趋势,是实现万物互联的基础。
惯性测量单元还是惯性微系统都是为了提高器件的集成度,进而实现在更小的体积内具备更多的测量功能,满足装备小体积、低功耗、多功能的需求。
MEMS惯性传感器的应用范围越来越广泛,工作环境也会越来越复杂,例如:高温、高压、大惯量和高冲击等,适应复杂环境能够进一步拓宽MEMS惯性传感器的应用范围。

(素材来源:21IC.如涉版权请联系删除。特别感谢)
rpmh传统汽车还是自动驾驶汽车用的惯性传感器通常是中低级的,其特点是更新频率高(通常为:1kHz),可提供实时位置信息。但它有个致命的缺点——他的误差会随着时间的推进而增加,所以只能在很短的时间内依赖惯性传感器进行定位。通常在自动驾驶车辆中与GNSS(全球导航卫星系统)配合一起使用,称为组合惯导。
惯性传感器是对物理运动做出反应的器件,如线性位移或角度旋转,并将这种反应转换成电信号,通过电子电路进行放大和处理。加速度计和陀螺仪是最常见的两大类MEMS惯性传感器。加速度计是敏感轴向加速度并转换成可用输出信号的传感器;陀螺仪是能够敏感运动体相对于惯性空间的运动角速度的传感器。三个MEMS加速度计和三个MEMS陀螺仪组合形成可以敏感载体3个方向的线加速度和3个方向的加速度的微型惯性测量组合(Micro Inertial Messurement Unit,MIMU),惯性微系统利用三维异构集成技术,将MEMS加速度计、陀螺仪、压力传感器、磁传感器和信号处理电路等功能零件集成在硅芯片内,并内置算法,实现芯片级制导、导航、定位等功能。
MEMS加速度计是MEMS领域最早开始研究的传感器之一。MEMS加速度计的设计和加工技术已经日趋成熟。

制造商
Texas Instruments
制造商零件编号
AM3352BZCZ60
描述
IC MPU SITARA 600MHZ 324NFBGA
对无铅要求的达标情况/对限制有害物质指令(RoHS)规范的达标情况 无铅/符合限制有害物质指令(RoHS)规范要求
湿气敏感性等级 (MSL) 3(168 小时)
详细描述 ARM®-Cortex®-A8-Microprocessor-IC-series-1-코어-32-位-600MHz-324-NFBGA(15x15)
核心处理器 ARM® Cortex®-A8
核数/总线宽度 1 코어,32 位
速度 600MHz
协处理器/DSP 多媒体;NEON™ SIMD
RAM 控制器 LPDDR,DDR2,DDR3,DDR3L
图形加速 是
显示与接口控制器 LCD,触摸屏
以太网 10/100/1000 Mbps(2)
SATA -USB USB 2.0 + PHY(2)
电压 - I/O 1.8V,3.3V
工作温度 0°C ~ 90°C(TJ)
安全特性 密码技术,随机数发生器
封装/外壳 324-LFBGA
供应商器件封装 324-NFBGA(15x15)
附加接口 CAN,I²C,McASP,McSPI,MMC/SD/SDIO,UART

由于制作工艺的原因,惯性传感器测量的数据通常都会有一定误差。第一种误差是偏移误差,也就是陀螺仪和加速度计即使在没有旋转或加速的情况下也会有非零的数据输出。要想得到位移数据,我们需要对加速度计的输出进行两次积分。在两次积分后,即使很小的偏移误差会被放大,随着时间推进,位移误差会不断积累,最终导致我们没法再跟踪物体的位置。第二种误差是比例误差,所测量的输出和被检测输入的变化之间的比率。与偏移误差相似,在两次积分后,随着时间推进,其造成的位移误差也会不断积累。第三种误差是背景白噪声,如果不给予纠正,也会导致我们没法再跟踪物体的位置。
惯性传感器能够为车辆中的所有控制单元提供车辆的即时运动状态。路线偏移,纵向横向的摆动角速度,以及纵向、横向和垂直加速度等信号被准确采集,并通过标准接口传输至数据总线。所获得的信号用于复杂的调节算法,以增强乘用车和商用车(例如,ESC/ESP、ADAS、AD)以及摩托车(优化的曲线 ABS)、工业车辆和农用车的舒适性与安全应用。
未来MEMS惯性传感器的发展主要有四个方向:
导航、自动驾驶和个人穿戴设备等对惯性传感器的精度需求逐渐提高,精细化测量需求和智能化的发展也对传感器的精度提出了越来越高的要求。
器件的微型化可以实现设备便携性,满足分布式应用要求。微型化是未来智能传感设备的发展趋势,是实现万物互联的基础。
惯性测量单元还是惯性微系统都是为了提高器件的集成度,进而实现在更小的体积内具备更多的测量功能,满足装备小体积、低功耗、多功能的需求。
MEMS惯性传感器的应用范围越来越广泛,工作环境也会越来越复杂,例如:高温、高压、大惯量和高冲击等,适应复杂环境能够进一步拓宽MEMS惯性传感器的应用范围。

(素材来源:21IC.如涉版权请联系删除。特别感谢)
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