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2020年07月29日

MEMS惯导技术及格纳微MEMS惯性导航产品介绍

2020-07-29 10:14:07 来源:互联网 阅读:-

号称"精密机械及电气工程的工厂"的世界500强企业BOSCH宣布自1995年以来其MEMS传感器产量已突破100亿大关。MEMS传感器需在严格的无尘环境下制造,因为即使是最小的大气颗粒物也会破坏其生产。一立方英尺的空气约30升,可能最多只能含有一颗重达半微克的颗粒物。形象地说,这相当于3.6亿个浴缸里面的一个樱桃核。MEMS传感器作为互联世界和物联网的关键技术,经过四十多年的发展,已成为世界瞩目的重大科技领域之一。

MEMS惯导技术及格纳微MEMS惯性导航产品介绍

MEMS传感器的全称是微电子机械系统传感器(Micro-electro-mechanical systems),它是芯片形式的电子和机械硬件的组合。每个MEMS传感器都由微型硅结构组成,而这些硅结构通过一种特殊的蚀刻工艺置入硅晶圆中。例如,在显微镜下,加速度传感器的结构看起来像以相对和互锁模式排列的游丝状梳子。其中一些精细的梳状结构仅有4微米——仅相当于蚂蚁腿直径的十分之一。

MEMS惯导技术及格纳微MEMS惯性导航产品介绍

MEMS传感器可以探测世界,让电子系统像器官一样学会看、听、闻。借助MEMS传感器,无人机可以平稳滑行,即使在风中也精确可控;运动手环和智能腕表中可以计算步数、台阶数和卡路里;医生可以实现无创胎心检测,保证胎儿和孕妇的健康;人们可以在封闭狭窄的复杂环境中实现准确定位......

想象一下:一个尺寸小于2毫米的元器件在数字世界中消失了,消失将产生什么影响? 突然间,智能手机图片变得模糊不清,智能手机屏幕不再自动旋转,发生碰撞时汽车安全气囊无法被触发……

作为真正意义上的互联世界和物联网(IoT)的关键技术,MEMS传感器在各个领域的应用越来越广泛,显然,它已经成为我们日常生活中不可或缺的重要部分。

随着社会时代的不断发展,人们对MEMS传感器的技术要求不断提高,一种基于MEMS传感器的微惯性导航系统(Micro-INS,Micro-Inertial-Navigation System)简称“微惯导”孕育而生。作为一种基于微机电系统(MEMS, Micro-Electro-Mechanical System)传感器技术的微型惯性导航系统,它是不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统,在军事、工业、消费等领域中的应用也是越来越广泛。

MEMS惯导技术及格纳微MEMS惯性导航产品介绍

格纳微科技研发了具有完全自主知识产权的一系列微惯导自主定位产品,立足以低成本的通用MEMS惯性器件为基础,达到不依赖导航卫星、外部基站、指纹数据库的高精度自主室内定位,并融合GPS、北斗等实现室内外“全域定位”。 “微惯导+”(GPS/北斗、UWB、蓝牙、WiFi、地图)融合定位解决方案,精度和稳定度稳居业内领先地位,适用于消防、应急、军警单兵定位,工厂、工地、港口、货场、船舶、管廊、电力等重点区域人员和物资管控,真人秀节目人员定位,园区/展馆/医院/商场人员定位导航、反向寻车,国土矿下测量、电信室内网络优化定位,公交、工程等特种车辆高精度定位,AGV、机器人、无人机、割草机定位(提供高性价比惯性导航模组)等领域,可为行业伙伴提供全面专业的室内外“全域”定位解决方案。

作为一家室内外位置服务提供商,格纳微科技还可为客户提供测绘、地图服务,利用无人机倾斜摄影(自研建模软件)建立室外三维实景地图,利用室内电子地图编辑器制作商场、展会、园区室内平面地图,利用自研便携式三维激光雷达(自研建模软件)建立室内、矿下、隧道、管廊等场景的三维点云、地图。


格纳微基于MEMS惯导技术的几类产品

一、微惯导人员定位模块

格纳微科技长期专注于微惯导室内自主定位产品研发,推出了FISM-X/FBSM/FOEM等一系列微惯导人员定位模块,不依赖导航卫星、无线基站以及指纹数据库,仅通过自身佩戴的微型惯性传感器,可实现人员的自主、连续、精确定位。产品基于人体足部运动模型开发,可适应走路、小跑、跳跃、倒退、侧移等各种步态,定位精度为业内最高指标,且与使用者步幅及身高无关,是真正可达到实战标准的产品。

应用场景:消防、军警单兵室内定位,应急救援、矿下救援人员定位,国土矿下测量、电信室内网络优化定位等领域。

(1)FOEM定位核心板

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集成MEMS惯性传感器(不含电池、蓝牙模块)及微惯导定位算法,对外采用串口通讯协议,用户可便捷利用其进行二次开发。

(2)FBSM外置式(绑带式)定位模块

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在FOEM定位核心板的基础上增加了底板、电池、蓝牙模块、外壳等,可通过蓝牙快速的同手持终端APP进行连接,呈现轨迹,方便客户进行测试和演示,使用时通过绑带将模块绑紧在脚背上。

(3) FISM-X鞋垫式定位模块

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功能与外置式定位模块相同,是目前在消防、军警领域应用比较成熟的形态,可根据用户需求进行开关机方式、充电方式、外壳材质、Logo等的定制开发。

(4)全掌式鞋垫

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配合鞋垫式定位模块使用,将定位模块嵌入鞋垫中,再将鞋垫放置在消防靴、作战靴、工作靴等鞋中,鞋垫前端便于剪裁。


二、SurPass-A100航姿参考系统

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1、可提供高精度的横滚、俯仰、航向角度数据以及角速度、加速度、磁罗盘等原始数据;

2、具有良好的动态响应特性、方向保持能力、抗磁干扰能力;

3、重量轻、功耗低、性价比高;

4、对标MTi、SBG等国外高端产品;

5、支持接入里程信息。

应用场景:AGV、无人车、服务机器人、安防机器人、无人机等。


三、“微惯导+北斗”融合定位终端

惯性导航具有隐蔽性好、抗干扰性强、全天候工作、自主定位等优点,但它的输出误差会随时间积累,且为相对定位,无法获取起始点和起始方向。卫星信号非常微弱,极易受到干扰,但卫星导航提供的位置误差不随时间累积,卫星导航系统与惯导系统之间具有很好的互补性,通过惯导和卫星组合导航可以充分发挥两种系统的优点。

格纳微科技推出的 “微惯导+北斗”融合定位终端可实现定位系统间的快速转换,输出“无缝、高精度的”定位结果。

(1)当位于室外开阔环境时,可以接收到可靠的北斗导航卫星信号,采用卫导和微惯导融合定位的方式,实现组合定位,保证定位的整体精度和局部平滑性;

(2)当进入室内、地下、山林、城市峡谷等环境时,无法接收到有效的导航卫星信号,自动切换为采用纯惯导定位,实现定位的无缝衔接。

应用场景:军警作战、训练,消防、应急救援室内外无缝定位。

卫导设备

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惯导设备

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测试结果

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四、防爆定位工卡

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1、采用高集成度芯片、低功耗算法以及超薄卡片式设计;

2、电子围栏,SOS报警,低电量报警;

3、内置MEMS组合导航,抗遮挡,输出精确、连续的定位结果;

4、小巧实用、操作简便、功耗较低;

5、防水、防尘、防爆。

应用场景:港口、工地、货场人员/车辆定位。


部分引用:

MEMS《100亿MEMS?来自博世的无处不在的小英雄们!》

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