得益于新型传感器的成熟,2022年中国销售的新型智能汽车中L2和L3的渗透率分别为35%和9%,2023年分别为51%和20%。每辆L3智能汽车都需要配备至少一个高精度惯性测量单元。
自动驾驶汽车成功所需的最重要的一点是在任何环境变化期间车辆的实时、连续、准确的位置和运动。所有类型的自动驾驶车辆,如汽车、卡车、公共汽车、无人机、机器人系统,都必须能够在所有天气、温度、环境下确定其位置和方向,并且没有 GNSS 信号或信号衰减。
在高级别自动驾驶中,惯性测量单元将充当安全线,保证自动驾驶的安全。例如,在隧道或恶劣天气下,导航系统出现故障,或者激光雷达或摄像头等传感器发生故障时,惯性测量单元可以估算出路径,以确保自动驾驶的正常运行。随着越来越多的汽车采用L3、L4等高级自动驾驶,惯性测量单元将发挥更加重要的作用。采用航位推算技术,确保卫星信号遮挡或丢失时自动驾驶的安全
惯性测量单元是一种新型惯性传感器。网上有很多关于惯性测量单元的好坏文章,让一些客户对精度和分辨率的概念产生了误解。
精度是传感器测量值与真值之间的最大差值,也称为测量误差。值越小,误差越小。惯性测量单元集成了加速度计和陀螺仪。它还可以集成磁力计。常见的有3轴、6轴、9轴。自动驾驶领域通常不需要集成磁力计。
确定性误差可以通过校准和补偿来修正,不确定性部分决定精度。惯性测量单元的陀螺仪和加速度计参数通常单独列出,更常用的指标是零偏置不稳定性、随机游走和噪声密度。
对于陀螺仪来说,零偏不稳定性一直被视为陀螺仪参数的绝对标准。它是描述陀螺仪性能的下限。然而,零偏置 (in) 稳定性仅对中高性能惯性传感器有意义。低精度陀螺仪稍稍旋转就会产生巨大的误差。零偏(in)稳定性并没有多大意义。
零偏不稳定指标遵循正态分布,通常使用典型值(平均值)和最大值 (1σ)。
分辨率是导致指示值变化的最小测量值,或者是传感器感受到测量值最小变化的能力。最小测量值与精度无关。
例如,惯性芯片设计的分辨率为256 LSB/°。这意味着惯性芯片设计为将每一度分为 256 个最小测量值(也称为最低有效位)。
分辨率的倒数就是灵敏度。以惯性芯片为例,灵敏度=1/256=0.0039°/LSB。灵敏度是在设计时人为定义的。
惯性测量一般安装在被测物体的重心上。陀螺仪和加速度计是主要部件。它们分别测量角速度和加速度。精度实际上是指陀螺仪和加速度计测量的参数。它们的数值直接反映了惯性导航系统的精度。
陀螺仪的参数包括零偏不稳定性(Z轴)、零偏不稳定性(X/Y)、全温零偏、角度随机游走等。加速度传感器的参数包括:零偏不稳定性、全温零偏温度、测量范围和速度随机游走。
那么,从用户的角度来选择和使用传感器,不需要考虑分辨率,只看精度。
• 3DM-CX5-IMU 高性能工业级惯性测量单元
• 3DM-CV5-IMU 嵌入式惯性测量单元
• 3DM-GX5-IMU 高性能惯性测量单元(IMU)
• Advanced Navigation Orientus MEMS AHRS 传感器
• G-Link-200-8G 无线三轴加速度传感器