车载惯性传感器的四大作用

2020-05-11
关注
摘要 惯性传感器在汽车中扮演举足轻重的角色。

  从汽车制造商使用第一个MEMS加速计来启动安全气囊开始,惯性传感器似乎就注定为今日的先进驾驶辅助系统(ADAS)加速计的普及做准备。

  AnalogDevices推出的全球第一个启动汽车安全气囊的加速计

  目前,汽车系统中包含多种MEMS惯性传感器,如陀螺仪压力传感器磁力计。车载惯性传感器虽然体型微小,却大大提升了高级驾驶员辅助系统的舒适性和安全性,在汽车中扮演举足轻重的角色。

  1、翻履感测

  属于被动安全防护功能的车辆翻覆感测可检测汽车是否正在翻覆并及时启动安全气囊装置。在车辆翻覆时,惯性传感器可为碰撞侦测运算提供滚动速率、横向和垂直加速度等主要数据。

  然而,在各种条件下提供可靠的传感器讯号才是个大挑战:例如在极端的酷热或寒冷的温度下或在碎石路上。此项要求也适用于电子稳定控制系统(ESC)的惯性传感器,ESC属于主动汽车安全防护功能,透过控制和启动汽车刹车来防止车辆打滑。

  为因应所面临的挑战,必须谨慎地设计出结合MEMS设计的专业知识以及对汽车系统的理解及要求的产品。这些产品必需根据规格进行设计,样品必须先在实验室进行测试,并与书面规划的内容一致。最后,传感器必须经过更多的实际驾驶测试,例如在冬季或碎石路上的行驶。

  2、惯性导航

  城市峡谷驾驶导航已经内建在导航系统的仪表板内,这些技术可降低在陌生城市中自动导航的压力。藉由地图,全球导航卫星系统(GNSS)的讯号、择路运算以及惯性导航系统甚至可透过车联网服务,提供交通堵塞时的即时消息。

  汽车工程师喜欢在导航系统中加入惯性传感器,因为这些系统无论在「城市峡谷」,或是在GNSS讯号差、无效或根本就没有讯号的地方仍可继续运作。在这种情况下,惯性传感器可在失去讯号前最后一次GNSS的读数之后确定位置的变化。假使驾驶在隧道内无法接收到GPS讯号,惯性传感器就会以公尺数推算车辆的方向。推测导航运算再进行位置变化的计算,就可根据惯性传感器的讯号推断你当前所在的位置。

  3、驾驶辅助

  在各式驾驶辅助技术中,不仅只是巡航控制或后视摄影机。主动车距控制巡航系统、车道保持和变换辅助系统、先进紧急刹车系统及主动前轮转向系统都属于驾驶辅助技术的一部分。并是透过将MEMS惯性传感器以及摄影机、雷达和/或光学雷达(LIDAR)等感知系统的智能结合来实现。

  主动车距控制巡航系统(ACC)比大家所熟悉的巡航控制功能更需具体经验。虽然传统的巡航控制技术可以节省油耗,且在长途驾驶可更轻松,但还是得依据附近车辆的速度不时地切换巡航控制开关。这样的困扰驾驶人应该都经历过吧?为了能与其他的车辆保持安全距离,ACC可根据需要调整车速,而非保持在定速状态下前进。

  ACC主要是利用雷达、摄影机或雷射来测量与物体间的距离。能够强化ESC的同类惯性传感器,也能应用在ACC上。惯性传感器有助于预测路径,然后将该路径连接到障碍物侦测上。类似的惯性装置还能做到爬坡控制的特色,让低重力传感器利用向下的重力方向来确定倾斜度,使正在上坡的车辆不会往后滑动。

  主动转向则是另一项驾驶辅助技术,在较高的速度下可减少车轮每次转动时转向角度的变化量。此功能可提高公路驾驶的准确性,偏航率传感器可提供突发状况的相关讯息。

  相同地,惯性传感器也是利用摄影机、雷达和雷射来达到辅助驾驶。侦测技术则可藉由预测汽车的移动来达成自动驾驶。

  4、惯性传感器和感知传感器的融合

  那视觉和感知系统又是如何从惯性传感器中获益的呢?视觉或是感知传感器能够察觉到正在运动的物体,正确判断出运动物体的结构,同时估测车辆的移动情况以及和周边运动物体之间的距离。

  惯性传感器则完全不受感知传感器的限制因素所影响,比如天气条件、光照、雪地或是被遮挡的地标。惯性传感器不会依赖于周围环境的亮度,因为它们测量的是物理性运动,而且并不是从图像中计算数据。此外,惯性传感器要来得更为可靠,因为它们不需要与车身以外的设备有任何的互联和数据交流。近期有一项研究就分别讨论了动觉惯性传感器和视觉感知系统在弱耦合和紧耦合两种程度下的不同合作模式。

  在弱耦合程度下,感知系统和惯性传感器会各自独立地定位车辆,随后相互比对信息,修正结果。紧耦合则是另一种结果,此时对物体直接的(像素级别)视觉测量会与惯性测量装置的读数相互结合。

  在两种情况下,MEMS惯性传感器都可以提高感知系统帧到帧跟踪物体的兼容度,从而得到更精准的定位。

  文章参考来源为车云,经传感器大佬加以修改发布。

  • 传感器技术
  • 惯性传感器
您觉得本篇内容如何
评分

相关产品

ADI 亚德诺 ADIS16488BMLZ IMU-惯性测量单元

Analog Devices ADIS16488 战术级 10 自由度惯性传感器是惯性系统的一部分,旨在以一种简单的方法将精确、多轴的惯性传感加入工业系统。ADI ADIS16488 的每个惯性传感器都将业界领先的 iMEMS® 技术与优化动态性能的信号调理技术完美结合。工厂校准为每个传感器提供灵敏度、偏置、对准和线性加速度(陀螺仪偏置)特性。因此,各传感器均有其自己的动态补偿公式,可提供精确的传感器测量。应用包括平台稳定与控制、导航、人员跟踪、仪器仪表、机器人等。

ContiTech 康迪泰克 Standard Inertial Sensor 惯性测量单元(IMU)

惯性传感器不仅包括角速率和加速度传感器,还包括车辆所有测量运动的内部处理。数据在一个单独的控制单元中处理。横向、纵向、垂直加速度和横摆角速度的测量以及倾斜检测。具有USCAR连接器和通过CAN协议进行通信的成熟汽车设计。通用惯性传感器包括所有应用,ESC应用除外。,优点和特点,技术数据

LORD MicroStrain 3DM-GX3-25-OEM 倾角传感器

3DM-GX3®-25-OEM是一种利用MEMS传感器技术的高性能微型姿态航向参考系统(AHRS)。它结合了三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁强计、温度传感器和运行精密传感器融合算法以提供静态和动态定向以及惯性测量的车载处理器。它的外形非常适合OEM应用。

西安精准测控 PA-ARG-01D 单陀螺仪

PA-ARG-01D单轴数字陀螺仪是基于MEMS技术的固态惯性传感器,经过滤波、 温漂补偿、非线性校准、安装误差补偿等技术可准确地测量空间坐标系中的角速率,具有高可靠性和高封装坚固性。

First Sensor / TE Connectivity Inertial Sensor 加速度传感器

First Sensor拥有一个高度创新的技术平台,用于制造用于地球工程、状态监测或导航应用的高精度惯性传感器。MEMS传感器允许灵活定制,以满足您的个性化应用需求。,电容式测斜仪和加速度计基于单晶硅传感器元件,并利用最先进的微加工技术,以实现大信噪比和卓越的温度稳定性。因此,它们能够探测到极微小的倾斜或加速度变化。由于高宽高比微结构(harm),传感器具有超低的交叉轴灵敏度。此外,获得专利的高柔性AIM(气隙绝缘微结构)技术最大限度地减少了寄生电容。

Inertial Labs OS3D 陀螺仪

世界上最小的全嵌入式绝对定向传感器,仅测量0.4in3,惯性实验室OS3D(又名OSv3)结合了磁强计、陀螺仪和加速度计等传感器技术,可以测量任何物体的绝对定向。其内部微控制器处理来自九个离散传感轴的数据,并产生四元数定向解决方案,然后通过标准RS-485数据总线提供。,通过使用RS-485,OS3D能够菊花链,允许同时使用多个传感器。这与它的动态范围和较小的尺寸相结合,使得OSv3非常适合于需要跟踪多个身体段甚至整个身体的人体运动传感应用

iXblue ROVINS NANO INS 惯性导航系统

ROVINS NANO将已建立的高质量iXBlue惯性导航系统与我们竞争激烈的IMU融合在一起,它建立在iXBlue著名的FOG真正固态技术和海上仪器专业知识之上。,ROVINS NANO提供了无与伦比的惯性位置稳定性和准确性,同时通过其自动操作简化了操作。ROVINS NANO是您可以信赖的ROV导航解决方案,在辅助传感器不足的情况下,带来更高的安全性。

Kistler 奇石乐 DTI5002A06 加速度传感器

DTI技术的IMU(惯性测量单元)类型DTI5002A6设计用于测量所有三个正交方向上的线性加速度和角速率。因此,该装置由3个加速计、3个角速率传感器和2个DTI307.3型三轴仪组成。所有传感器数据通过一条RS-485总线传输至数据记录器。传感器外壳提供了将三个倾斜传感器拧到顶部的可能性(安装模式),,• 6轴传感器(三个坐标方向上的加速度和角速率),• 4极抗混叠滤波器,4 kHz截止频率,•采样率20 kHz,• 16位分辨率采样ADC

Northrop Grumman 诺思罗普·格鲁曼 LN-270 INS&GPS Navigation and Pointing&Stabilization System (EGI) 惯性导航系统

LN-270是一种适应性很强的惯性导航系统/全球定位系统(INS/GPS),可用于导航或陆上定点/稳定解决方案。LN-270结合了高精度、集成光纤陀螺(FOG)、惯性导航系统和12通道P(Y)码GPS。无抖动惯性传感器可获得最精确的指向信息,从而提高传感器的精度。此外,低噪声雾技术消除了自感加速和速度噪声。LN-270应用,LN-270是一种紧密耦合的集成式INS/GPS,为载人和无人车辆导航、传感器定位提供了更好的性能,以及增强的炮塔稳定/瞄准能力。此外,LN-270还集成了一个车辆运动传感器,在GPS受挑战的区域提供无与伦比的导航性能,以及一个地面旋转雷达系统,从而产生卓越的用户性能。这将产生无与伦比的导航和定点稳定性能,以及最精确的目标定位。

Montalvo Corporation Load Cell Roll Assembly 张力计

Montalvo LCR称重传感器/辊组件持续测量移动腹板的张力,是低启动惯性的理想选择。具有当今最好的张力传感技术、低阻力、免维护的轴承和速度高达1500 fpm的三维动态平衡是增强生产线性能的选项

评论

您需要登录才可以回复|注册

提交评论

传感器大佬

比易烊千玺帅一点点的传感器从业者。

关注

点击进入下一篇

传感器技术如何促进现代工业自动化?

提取码
复制提取码
点击跳转至百度网盘