慣性傳感器有哪些分類和應(yīng)用?慣性傳感器如何融于普通傳感器?

傳感器的使用極為廣泛，不同應(yīng)用領(lǐng)域中，又會使用到具體的子類型傳感器。為增進(jìn)大家對傳感器的認(rèn)識，本文將對慣性傳感器的應(yīng)用、慣性傳感器的分類、構(gòu)成以及慣性傳感器與普通傳感器的融合予以介紹。如果你對慣性傳感器具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、慣性傳感器的應(yīng)用

低精度MEMS慣性傳感器作為消費電子類產(chǎn)品主要用在手機(jī)、GPS導(dǎo)航、游戲機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、音樂播放器、無線鼠標(biāo)、PD、硬盤保護(hù)器、智能玩具、計步器、防盜系統(tǒng)。由于具有加速度測量、傾斜測量、振動測量甚至轉(zhuǎn)動測量等基本測量功能，有待挖掘的消費電子應(yīng)用會不斷出現(xiàn)。

中級MEMS慣性傳感器作為工業(yè)級及汽車級產(chǎn)品，則主要用于汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP或ESC)GPS輔助導(dǎo)航系統(tǒng)，汽車安全氣囊、車輛姿態(tài)測量、精密農(nóng)業(yè)、工業(yè)自動化、大型醫(yī)療設(shè)備、機(jī)器人、儀器儀表、工程機(jī)械等。

高精度的MEMS慣性傳感器作為軍用級和宇航級產(chǎn)品，主要要求高精度、全溫區(qū)、抗沖擊等指數(shù)。主要用于通訊衛(wèi)星無線、導(dǎo)彈導(dǎo)引頭、光學(xué)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)等穩(wěn)定性應(yīng)用;飛機(jī)/導(dǎo)彈飛行控制、姿態(tài)控制、偏航阻尼等控制應(yīng)用、以及中程導(dǎo)彈制導(dǎo)、慣性GP戰(zhàn)場機(jī)器人等。

二、慣性傳感器的分類

慣性傳感器分為兩大類：一類是角速率陀螺;另一類是線加速度計。

角速率陀螺又分為：機(jī)械式干式﹑液浮﹑半液浮﹑氣浮角速率陀螺;撓性角速率陀螺;MEMS硅﹑石英角速率陀螺(含半球諧振角速率陀螺等);光纖角速率陀螺;激光角速率陀螺等。

線加速度計又分為：機(jī)械式線加速度計;撓性線加速度計;MEMS硅﹑石英線加速度計(含壓阻﹑壓電線加速度計);石英撓性線加速度計等。

三、慣性傳感器的構(gòu)成

慣性傳感器包括加速度計(或加速度傳感計)和角速度傳感器(陀螺)以及它們的單、雙、三軸組合IMU(慣性測量單元)，AHRS(包括磁傳感器的姿態(tài)參考系統(tǒng))。

MEMS加速度計是利用傳感質(zhì)量的慣性力測量的傳感器，通常由標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊(傳感元件)和檢測電路組成。

IMU主要由三個MEMS加速度傳感器及三個陀螺和解算電路組成。

四、慣性傳感器如何用于傳感器融合

現(xiàn)在我們了解了慣性傳感器的組成部分，它與傳感器融合有什么關(guān)系，我們?yōu)槭裁匆P(guān)心它?好吧，僅傳感器并不那么“智能”。他們生成原始數(shù)據(jù)。但這些原始數(shù)據(jù)必須經(jīng)過處理和打包才能成為可操作的。

慣性傳感器中的傳感器類似于閱讀您的患者檔案的?？漆t(yī)生——他們都有自己的意見，并且他們的專長為他們提供其他人沒有的洞察力，但您可以處理他們的意見以做出最終決定。例如，如果加速度計表明重力正在從指向下方變?yōu)楦降慕嵌?，但陀螺儀顯示幾乎沒有運動，你相信哪個?那么，在這種情況下，陀螺儀應(yīng)該更受信任，因為它不受外力的影響。由于陀螺儀告訴我們用戶框架沒有改變，可以肯定地說設(shè)備一直在加速，就像汽車直線行駛一樣。

在另一種情況下，如果陀螺儀顯示小而一致的角速度，但加速度計和磁力計顯示設(shè)備處于靜止?fàn)顟B(tài)，那么您可以相信兩位同意的“醫(yī)生”的意見。然后你可以推斷出有一些陀螺儀偏差會給出錯誤的輸出。這些示例旨在展示傳感器融合對于理解基于傳感器信息融合的最佳輸出是必不可少的。這可用于確定準(zhǔn)確的運動、方向和航向信息。

與傳感器融合軟件結(jié)合使用時，慣性傳感器不僅可用于更準(zhǔn)確的運動、方向和航向，還可用于特殊功能。深思熟慮的慣性傳感器數(shù)據(jù)融合可以通過預(yù)測性頭部跟蹤創(chuàng)建流暢的XR體驗，從而最大限度地減少延遲影響。對于無線演示或電視遙控器，傳感器融合可以直接將3D控制器運動轉(zhuǎn)換為屏幕上直觀的2D運動。加速度計和陀螺儀傳感器的組合還可以檢測復(fù)雜的空中形狀和手勢。在人類導(dǎo)航中，分析來自加速度計和陀螺儀的數(shù)據(jù)，傳感器融合可以估計某人步行的方向和距離。

傳感器融合不必僅通過慣性傳感器完成，但通常從慣性傳感器開始。在XR空間中，控制器方向與來自外部攝像頭的線性位置的融合可以創(chuàng)建一個有效的由內(nèi)向外的6自由度系統(tǒng)。對于機(jī)器人導(dǎo)航，慣性傳感器與光流和車輪編碼器數(shù)據(jù)的融合可創(chuàng)建準(zhǔn)確且穩(wěn)健的航位推算。如果涉及運動，傳感器融合可能會有所幫助。

以上就是小編這次想要和大家分享的有關(guān)慣性傳感器的內(nèi)容，希望大家對本次分享的內(nèi)容已經(jīng)具有一定的了解。如果您想要看不同類別的文章，可以在網(wǎng)頁頂部選擇相應(yīng)的頻道哦。