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探索无人驾驶车辆的隐藏奥秘:IMU

日期:2021-5-17 类别: 阅读:530 (来源:互联网)

IMU信息内容与GPS信号接收器甚至机器视觉系统(如毫米波雷达和监控摄像头)相结合,可以不断升级汽车位置信息,然后输入系统软件的中间计算控制模块。这种IMU网站导航,结合了附加传感器数据信息(如GPS),称为惯性导航系统软件(INS)。

惯性力传感器、加速度传感器和角速度手机陀螺仪作为车辆的耳道,多年来一直在车辆安全气囊和稳定自动控制系统的应用中执行一些基本的低特性日常任务。

不需要其他传感器的输入,惯性力传感器可以单独检测汽车的健身运动。比如一个简单的双轴加速度传感器可以检测到汽车的高g大幅度降速,打开汽车安全气囊。更好的惯性力传感器部件由两个正交和的XY加速度传感器和一个双轴/两轴角速度手机陀螺仪组成,常见于汽车的稳定操作。水平和垂直瞬时速度和转速比决定了汽车是否必须采取一定的有效措施来避免翻车或降低转弯时的车轮跑偏。本质上,惯性力传感器部件决定了汽车是否能在司机设定的暨定轨道上行驶。

现在普通的车截惯性力传感器部件可以精确测量某一方位的运动状态,而惯性力精确测量模块(IMU)作为一种控制模块,可以精确测量六个可玩性(6DOF或六轴),可以精确测量六个可玩性线性加速度传感器和三轴角速度手机陀螺仪上的控制模块,可以精确测量六个可玩性(6DOF或六轴)。通过构成六轴结构的线形健身运动(三维空间)和旋转精确测量部件(翻转、仰俯仰和偏航),IMU可以捕捉到汽车运动状态的所有份量。该系统软件不仅可用于汽车安全气囊和汽车可靠性操作,而且可以实时跟踪测量汽车的位置和方位。因此,IMU在精确校正清除温度和误差漂移后,融合扩展卡尔曼滤波器优化算法可以在短时间内对汽车进行精确定位,而且不需要任何辅助。优秀的系统软件将车轮速度和视角信息内容结合起来辅助卡尔曼滤波器精确定位,进一步提高精度等级。

新一代高级安全驾驶辅助系统软件(ADAS)和无人驾驶车辆需要高精度的IMU来预测和分析汽车的健身运动,以确定即时位置。IMU信息内容与GPS信号接收器甚至机器视觉系统(如毫米波雷达和监控摄像头)相结合,可以不断升级汽车位置信息,然后输入系统软件的中间计算控制模块。这种IMU网站导航,结合了附加传感器数据信息(如GPS),称为惯性导航系统软件(INS)。

GPS信号接收器一个人不能给出持续的高精度位置信息,但是通过接收世界各地的卫星信号,可以准确定位信息内容到几米以内。校准通信卫星数字时钟误差和空气传播误差后,GPS信号接收器可以根据实时动态(RTK)等优化算法技术精确定位到2~4厘米左右。GPS信号接收器一般每1Hz或每秒升级一次位置信息,但也可以达到10Hz~20Hz动态精确定位和应用的要求。简单来说,当实时路况最好时,当汽车在高速公路上行驶10英尺时,GPS位置信息会升级一次。

IMU可以用来在GNSS/GPS信号接收器每次升级中间可能的汽车位置,以提高 精确定位信息内容的输出频率。此外,GPS信号接收器经常在一些不利于GPS数据信号的自然环境(如隧道施工和高层建筑周围)中丢失数据信号。在这种情况下,IMU必须计算位置10秒、20秒甚至30秒。计算时间越长,IMU计算位置的误差就越大。普通无人驾驶系统软件允许的精确定位误差范围只有10~30厘米。虽然现阶段一些军用IMU和科研使用的IMU可以给这种特性,但是达到五位数的价格让人自愧不如。

为更好地为销售市场提供物美价廉的IMU,开发者通常使用基于MEMS的加速度传感器和手机陀螺仪。硅基MEMSIMU传感器的大批量生产价格低于人民币100元,可以更好地服从消费和工业生产系统软件系统软件的成本规定。下一代MEMSIMU传感器希望提供高级车辆应用所需的精度和稳定性,包括自动L5级传感器应用。

按照MEMS的惯性力精确测量模块,可以给出与汽车交易市场规格和加工工艺紧密结合的MEMSIMU传感器,其手机陀螺仪参考点多变性(BI)为5°/h,视角马尔可夫链(ARW)为0.5°/√h,瞬时速度BI为10可夫链(ARW)为0.5°/√h,瞬时速度BI为10g范围内。该产品能在GPS升级间距中给出合理、平滑的位置信息。然而,当汽车越过隧道施工或地下隧道时,这种具有中等水平特性的IMU在几秒钟后就不能保持低于10厘米的位置精度。目前最好的MEMS惯性力传感器已经努力使手机陀螺仪BI接近1°/h,ARW为0.1°/√h。当达到相应的技术实力时,GPS+IMU的构成网站导航将达到高级无人驾驶所需的特性。

除了上述问题外,振动或高瞬时加速度还会导致MEMS传感器的加速度传感器与手机陀螺仪结构的硅微指粘连。由于范德瓦斯波尔力状况,一旦粘连,就很难分离。机械设备也不能像其他半导体行业那样按照上下电循环系统来解决。

尽管消费者和工业生产销售市场可以接受基于MEMS的手机陀螺仪/加速度传感器的设备故障率,但是它能否满足汽车公司对低设备故障率和使用寿命的要求?IMU元器件开发人员面临的另一个挑战。

人人都翘首以待无人驾驶车辆能尽早取代当前的旧车,释放出停车位和地下停车场珍贵的室内空间,使我们的路面更加安全高效。目前,世界上无数的技术工程师都在专注于开发和设计下一代ADS7817U传感器技术,以尽快完成道路运输业这一划时代的发展趋势。

IMU元件技术和INS导航栏技术可能不为大家所熟悉,但毫无疑问,它们是保证无人驾驶汽车安全高效的基本前提。