وبلاگ شرکت در مورد InvenSense ICM-42607-P عملکرد بالا 6 محور حرکت ردیابی IMU برای هواپیماهای بدون سرنشین

شرکت شنژن مینگجیادا الکترونیکس با مسئولیت محدود، واحد اندازه‌گیری اینرسی (IMU) شش محوره با عملکرد بالا InvenSense ICM-42607-P را که برای پهپادها مناسب است، تامین و بازیافت می‌کند. در سیستم‌های کنترل پرواز پهپاد، واحد اندازه‌گیری اینرسی (IMU) جزء اصلی برای تخمین وضعیت، شناوری پایدار و ناوبری دقیق است. دقت، پایداری، مصرف برق و مصونیت آن در برابر تداخل مستقیماً ایمنی پرواز و تجربه کنترل پهپاد را تعیین می‌کند. ICM-42607-P شرکت InvenSense یک IMU شش محوره با عملکرد بالا MotionTracking است که برای پهپادهای مصرفی و صنعتی پیشرفته طراحی شده است. این تراشه سه ژیروسکوپ با دقت بالا و سه شتاب‌سنج با خطی بودن بالا را در یک تراشه ادغام می‌کند. با مزایای اصلی مانند نویز کم، رانش دمایی کم، مصرف برق کم و پاسخ دینامیکی بالا، به طور کامل نیازهای کنترل پرواز پهپادهای چند روتوره، پهپادهای مسابقه‌ای و پهپادهای بازرسی کوچک را برآورده می‌کند و آن را به راه‌حل ارجح برای سیستم‌های سنجش وضعیت در پهپادهای کوچک و متوسط تبدیل می‌کند.

I. نمای کلی هسته محصول ICM-42607-P متعلق به سری سنسورهای اینرسی MEMS نسل بعدی SmartMotion® شرکت InvenSense است. این تراشه از فناوری اثبات شده MEMS (سیستم‌های میکرو الکترومکانیکی) و الگوریتم MotionTracking اختصاصی InvenSense استفاده می‌کند و معماری پیچیده پیکربندی‌های چند تراشه‌ای سنتی را حذف می‌کند تا به سنجش شش محوره با ادغام بالا دست یابد. این تراشه دارای یک بسته فشرده 14 پین LGA به ابعاد فقط 2.5 میلی‌متر × 3 میلی‌متر × 0.91 میلی‌متر است. فرم فاکتور فوق‌العاده کوچک آن به طور قابل توجهی فضا را در PCB داخلی پهپاد صرفه‌جویی می‌کند و نیازهای طراحی سخت‌افزاری برای پهپادهای سبک و فشرده را برآورده می‌کند، در حالی که وزن کلی هواپیما را به طور موثر کاهش می‌دهد و استقامت پرواز و مانورپذیری را بهبود می‌بخشد.

ICM-42607-PII. مشخصات فنی اصلی ICM-42607-P (جنبه‌های انطباق با پهپاد)

ژیروسکوپ از محدوده مقیاس کامل قابل برنامه‌ریزی تا ±2000 درجه بر ثانیه پشتیبانی می‌کند و به طور کامل با سناریوهای شامل چرخش‌های با سرعت بالا و پیچ‌های سریع در پهپادهای مسابقه‌ای سازگار است - بدون برش داده یا اعوجاج دینامیکی؛ شتاب‌سنج از محدوده قابل برنامه‌ریزی از ±2g تا ±16g پشتیبانی می‌کند و امکان ثبت دقیق تغییرات اضافه بار دینامیکی در طول برخاست، فرود، شتاب‌گیری سریع و کاهش سرعت ناگهانی پهپاد را فراهم می‌کند و با پهپادهایی با محموله‌های مختلف و شرایط پروازی سازگار است. این تراشه دارای معماری سنجش با نویز فوق‌العاده کم است که به طور موثر نویز سنسور ناشی از ارتعاشات موتور و اختلالات جریان هوا در طول پرواز را سرکوب می‌کند و دقت محاسبه وضعیت را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد.1. دقت سنجش و عملکرد دینامیکی

ژیروسکوپ از محدوده مقیاس کامل قابل برنامه‌ریزی تا ±2000 درجه بر ثانیه پشتیبانی می‌کند و به طور کامل با سناریوهای شامل چرخش‌های با سرعت بالا و پیچ‌های سریع در پهپادهای مسابقه‌ای سازگار است - بدون برش داده یا اعوجاج دینامیکی؛ شتاب‌سنج از محدوده قابل برنامه‌ریزی از ±2g تا ±16g پشتیبانی می‌کند و امکان ثبت دقیق تغییرات اضافه بار دینامیکی در طول برخاست، فرود، شتاب‌گیری سریع و کاهش سرعت ناگهانی پهپاد را فراهم می‌کند و با پهپادهایی با محموله‌های مختلف و شرایط پروازی سازگار است. این تراشه دارای معماری سنجش با نویز فوق‌العاده کم است که به طور موثر نویز سنسور ناشی از ارتعاشات موتور و اختلالات جریان هوا در طول پرواز را سرکوب می‌کند و دقت محاسبه وضعیت را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد.پهپادها اغلب با محیط‌های بیرونی پیچیده با دماهای شدید، از گرمای شدید تابستان تا پرواز در ارتفاعات با دمای پایین در زمستان روبرو هستند. IMU های معمولی مستعد رانش ناشی از دما هستند که منجر به انحراف پرواز و شناوری ناپایدار می‌شود. ICM-42607-P

شامل یک الگوریتم جبران دمای اختصاصی و یک ساختار MEMS با پایداری بالا است که ویژگی‌های عالی رانش دمایی کم را ارائه می‌دهد. با محدوده دمای عملیاتی از -40 درجه سانتی‌گراد تا +85 درجه سانتی‌گراد، داده‌های سنسور پایداری استثنایی را در کل محدوده دما ارائه می‌دهد و به طور موثر خطاهای وضعیت تجمعی را در طول پروازهای طولانی پهپاد کاهش می‌دهد و پرواز پایدار را بدون نیاز به کالیبراسیون مکرر حفظ می‌کند.عمر باتری یک معیار عملکرد اصلی برای پهپادها است. ICM-42607-P

دارای معماری برق به شدت بهینه‌سازی شده است؛ در حالت نظارت پرواز استاندارد 100 هرتز، جریان عملیاتی آن فقط 0.65 میلی‌آمپر است و مصرف برق حالت خواب آن فوق‌العاده کم است. در مقایسه با IMU های شش محوره سنتی، مصرف برق کلی سیستم بیش از 30 درصد کاهش می‌یابد، که به طور موثر مصرف برق سیستم سنسور را کاهش می‌دهد و استقامت پرواز پهپاد را به ازای هر بار شارژ به طور موثر افزایش می‌دهد. این تراشه به ویژه برای نیازهای طراحی کم مصرف پهپادهای عکاسی هوایی کوچک و پهپادهای بازرسی میکرو مناسب است.

4. قابلیت‌های پاسخگویی داده و همگام‌سازی

این تراشه از خروجی داده‌های پرسرعت تا 1.6 کیلوهرتز پشتیبانی می‌کند و دارای نرخ تازه‌سازی داده‌های سریع و تأخیر بسیار کم است. این تراشه می‌تواند تغییرات وضعیت پهپاد را در سطح میلی‌ثانیه در زمان واقعی ثبت کند و در ترکیب با الگوریتم‌های کنترل پرواز، اصلاحات وضعیت فوق‌العاده سریع را امکان‌پذیر می‌سازد و تأخیر پرواز و لکنت کنترل را از بین می‌برد. همچنین از جمع‌آوری داده‌های همزمان با فعال‌سازی سخت‌افزاری خارجی پشتیبانی می‌کند و امکان هم‌ترازی زمانی دقیق بین IMU، GPS و سنسورهای بصری را فراهم می‌آورد. این امر دقت موقعیت‌یابی را در ناوبری ادغام چند سنسوری به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد و به طور موثر مشکلاتی مانند انحراف در طول شناوری ثابت و انحراف مسیر را حل می‌کند.

III. مزایای کاربردی اصلی ICM-42607-P در سناریوهای پهپادی

1. پایداری پرواز بی‌نظیر، حذف انحراف و از دست دادن کنترل با بهره‌گیری از مقاومت عالی در برابر ارتعاش و نویز و قابلیت‌های سنجش با دقت بالا، داده‌های ارتعاشی نامعتبر را به دقت فیلتر می‌کند تا داده‌های وضعیت تمیز و خام را خروجی دهد. هنگامی که با الگوریتم PID کنترلر پرواز ترکیب می‌شود، امکان شناوری ثابت دقیق و پرواز روان در مسیرهای از پیش تعیین شده را فراهم می‌کند و نوسانات بدنه هواپیما ناشی از اختلالات باد در ارتفاع بالا را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد. این امر کیفیت تصویربرداری هوایی و دقت عملیات بازرسی را به طور چشمگیری بهبود می‌بخشد و در عین حال خطرات از دست دادن کنترل و سقوط ناشی از انحراف داده‌های وضعیت را به طور موثر کاهش می‌دهد.

2. ادغام سبک، مناسب برای طرح‌های پهپادهای کوچک

بسته LGA فوق‌العاده فشرده و فوق‌العاده نازک، نیاز به ساختارهای اضافی اتلاف حرارت یا محافظ را از بین می‌برد. طراحی مدار جانبی مینیمالیستی، چیدمان کنترلر پرواز را به طور قابل توجهی ساده می‌کند و وزن کلی سخت‌افزار پهپاد را کاهش می‌دهد. برای مدل‌هایی که به شدت به وزن حساس هستند - مانند پهپادهای FPV میکرو و پهپادهای عکاسی هوایی در اندازه کف دست - مزیت سبکی این سنسور مستقیماً نسبت نیروی رانش به وزن پهپاد را بهبود می‌بخشد و مانورپذیری و انعطاف‌پذیری پرواز آن را افزایش می‌دهد.با محدوده دمای عملیاتی فوق‌العاده گسترده از -40 درجه سانتی‌گراد تا +85 درجه سانتی‌گراد و عملکرد پایدار رانش دمایی، ICM-42607-P

برای محیط‌های پیچیده با تغییرات شدید دما - مانند محیط‌های بیرونی در ارتفاعات بالا، مناطق کوهستانی، بیابان‌ها و مناطق قطبی - مناسب است و عملیات پهپادی معمول در تمام شرایط آب و هوایی را امکان‌پذیر می‌سازد. چه در حال انجام عکاسی هوایی در دماهای بالای تابستان، انجام بازرسی در شرایط زمستانی سرد، یا انجام ماموریت‌های پروازی مداوم شبانه‌روزی باشد، قابلیت‌های ردیابی حرکت با دقت بالا و بسیار پایدار را بدون از دست دادن داده یا افت دقت حفظ می‌کند.

4. مصرف برق کم و عملکرد طولانی مدت برای افزایش مدت زمان پرواز

این تراشه با پرداختن به محدودیت‌های کوتاه مدت پرواز پهپادهای مصرفی، با طراحی فوق‌العاده کم مصرف، کارایی باتری داخلی را به حداکثر می‌رساند. بدون قربانی کردن دقت سنسور یا سرعت پاسخگویی، زمان عملیات پهپاد را به طور موثر افزایش می‌دهد و آن را برای ماموریت‌های پروازی پایدار مانند عکاسی هوایی طولانی مدت، بازرسی‌های در مقیاس بزرگ و گشت‌زنی‌های دوربرد مناسب می‌سازد.1. پهپادهای عکاسی هوایی مصرفی

سنجش وضعیت با دقت بالا را برای پهپادهای عکاسی هوایی فراهم می‌کند و امکان شناوری پایدار، دنبال کردن هوشمند و برنامه‌ریزی مسیر پرواز را فراهم می‌آورد. این تراشه لرزش تصویر ناشی از ارتعاشات بدنه هواپیما را سرکوب می‌کند و هنگامی که با یک سیستم تثبیت گیمبال جفت می‌شود، تصاویر هوایی با کیفیت بالا و پایدار ارائه می‌دهد و تجربه عکاسی کاربر را بهبود می‌بخشد.

2. پهپادهای مسابقه‌ای و پرواز نمایشی3. پهپادهای بازرسی صنعتی کوچک

این پهپادهای صنعتی کوچک که در کاربردهایی مانند بازرسی شبکه‌های برق، بازرسی فتوولتائیک، امنیت شهری و نظارت محیطی استفاده می‌شوند، به سازگاری محیطی بالا و قابلیت‌های ناوبری دقیق برای پشتیبانی از کروزینگ دقیق در ارتفاع پایین و بازرسی‌های شناوری در نقطه ثابت متکی هستند و قابلیت اطمینان عملیاتی را در محیط‌های بیرونی پیچیده تضمین می‌کنند.

4. پهپادهای آموزشی و تحقیقاتی

این پهپادها با مقرون به صرفه بودن، دقت بالا و سهولت ادغام، برای کاربردهای تحقیقاتی و آموزشی در موسسات آموزش عالی بسیار مناسب هستند. این تراشه داده‌های خام دقیق و پایداری را برای پشتیبانی از توسعه الگوریتم در زمینه‌هایی مانند تخمین وضعیت، ادغام چند سنسوری و ناوبری خودکار فراهم می‌کند.

V. خلاصه ICM-42607-P