6軸MEMS慣性力傳感器使自主駕駛更精確

部分或有條件的自動駕駛汽車會留下關(guān)鍵的盲點。MEMS 6DoF慣性傳感器加上GNSS、攝像機、雷達和激光雷達的組合可能是更好的選擇。

為了提高汽車設(shè)計的安全性,村田(Murata)近期發(fā)布了其最新6軸一體封裝、3D MEMS慣性力傳感器“SCHA600系列”,慣性傳感器將其數(shù)據(jù)與GNSS和許多感知傳感器(從攝像機到雷達和激光雷達)融合在一起,從而在偏差穩(wěn)定性和噪聲方面提供高性能。

要使一個自主系統(tǒng)要想在任何環(huán)境下都能獨立運行,就必須對周圍的環(huán)境有所了解。自主系統(tǒng)必須對快速變化的環(huán)境作出快速反應(yīng)。例如,如果一輛汽車突然停車,它后面的自動駕駛汽車必須認識到快速減速并采取規(guī)避行動。

這種全新MEMS慣性傳感器的規(guī)格說明了ADAS的一個新技術(shù):6DoF。

ADAS技術(shù)缺陷

村田認為,汽車技術(shù)發(fā)展到完全自動駕駛,即駕駛員輔助駕駛,部分自動化,有條件自動化和高自動化的四個階段。這些階段涉及一系列不同程度的設(shè)備:攝像頭、雷達、超聲波、激光雷達和GPS定位。

但并不是所有的這些設(shè)備都能滿足6個自由度的要求,也不是所有的設(shè)備都具有在繞著三個垂直的直線軸旋轉(zhuǎn)的同時測量運動的能力。

例如,相機在測量深度感知方面是有限的。其他技術(shù),如激光雷達,對目標探測很好,但并非理想的精確定位選擇。此外,GPS的分辨率太小,無法準確地知道車輛在道路的哪一邊。當考慮到駕駛區(qū)域無法接收到GPS信號時,GPS的實用性會大大下降。

加速度計和六個自由度

加速度計的作用是可以在多個軸上確定當前的力。加速度計可以測量每個軸上的加速度。這種測量然后轉(zhuǎn)化為速度的估計,反過來,可以用來確定位移。這樣的系統(tǒng)可以與GPS相結(jié)合,創(chuàng)建一個使用加速度計產(chǎn)生中間讀數(shù)的精確定位系統(tǒng)。同時,GPS可以提供速度和位置來進行粗略計算。

即使這樣,三個自由度——X、Y和Z仍然不夠用;汽車轉(zhuǎn)彎或爬坡時,簡單的三軸加速度計可能無法正確探測到這種運動。

但是一個6自由度(6DoF)加速度計不僅僅測量X、Y和Z平面上的加速度。它還可以測量偏航、俯仰和滾轉(zhuǎn)軸的加速度。

平動和旋轉(zhuǎn)運動結(jié)合起來形成6個自由度

在這些軸上的運動可能不會影響X、Y和Z平面。因此,將MEMS設(shè)備集成到自動駕駛車上,可以覆蓋所有六種運動和方向,產(chǎn)生更好的位置結(jié)果。

SCHA600

一個6自由度的MEMS設(shè)備在實際中是什么樣的?Murata的新款MEMS設(shè)備是為汽車安全關(guān)鍵應(yīng)用而設(shè)計。當與GNSS和感知傳感器集成后,SCHA600可以實現(xiàn)高度的車輛自主,使車輛的位置和動力學(xué)精確到厘米級。

與SCHA600的通信是通過SPI實現(xiàn)的,同時廣泛的自我診斷特性允許更安全操作。村田表示,本6軸慣性力傳感器可同時符合iso26262和AEC-Q100標準,以確保它能夠承受道路上可能出現(xiàn)的所有振動和沖擊。該設(shè)備還具有自測功能,監(jiān)測傳感器是否在每個測量周期正確運行。

SCHA600的陀螺儀噪聲均方根水平低于0.007°/s,室溫下的阿倫方差下降到0.9°/h,角速率測量取決于所選的應(yīng)用程序。

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2020-06-09
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