وبلاگ شرکت در مورد ST ASM330LHB IMU شش محوره با دقت بالا برای کاربردهای پهپاد

شرکت شنژن مینجیادا الکترونیکس با مسئولیت محدود، واحد اندازه‌گیری اینرسی (IMU) شش محوره با دقت بالا ST ASM330LHB را تامین و بازیافت می‌کند که برای کاربردهای پهپاد مناسب است. یک واحد اندازه‌گیری اینرسی شش محوره با دقت بالا و درجه صنعتی است که شتاب‌سنج دیجیتال سه محوره و ژیروسکوپ دیجیتال سه محوره را در خود جای داده است. با عملکرد اندازه‌گیری دقیق، پایداری در دمای وسیع و انطباق با ایمنی عملکردی، کاملاً با الزامات کنترل پرواز پهپادها در سناریوهای مختلف - از جمله کاربردهای مصرفی، صنعتی و گشت امنیتی - مطابقت دارد و آن را به سنسور انتخابی برای سیستم‌های کنترل پرواز پهپادهای پیشرفته تبدیل می‌کند.

I. معماری هسته و مشخصات پایهASM330LHB از طراحی سیستم در بسته (SiP) استفاده می‌کند و یک ژیروسکوپ سه محوره با دقت بالا و یک شتاب‌سنج سه محوره را در یک واحد ادغام می‌کند. این امر امکان کسب همزمان داده‌های حرکت و وضعیت شش درجه آزادی (6DoF) را فراهم می‌کند و نیاز به واحدهای سنسور کمکی خارجی را از بین می‌برد، در نتیجه معماری سخت‌افزار کنترل پرواز پهپاد را ساده کرده و مصرف کلی برق و پیچیدگی چیدمان را کاهش می‌دهد. این دستگاه از یک بسته فشرده LGA-14 استفاده می‌کند که الزامات طراحی ساختاری برای پهپادهای سبک و فشرده را برآورده می‌کند و به طور گسترده با انواع مختلف پهپادها از جمله مدل‌های چند روتوره، بال ثابت و عمودپرواز (VTOL) سازگار است.

پارامترهای اصلی سخت‌افزار به طور کامل با الزامات نظارت پویای پرواز پهپادها سازگار شده‌اند و شاخص‌های کلیدی عملکرد به شرح زیر است:

- محدوده دمای عملیاتی: از محدوده دمای عملیاتی فوق‌العاده وسیع -40 درجه سانتی‌گراد تا +105 درجه سانتی‌گراد پشتیبانی می‌کند که بسیار فراتر از IMUهای استاندارد درجه مصرف‌کننده است. این دستگاه برای محیط‌های عملیاتی پیچیده پهپاد مانند دماهای پایین در ارتفاعات بالا، دماهای بالای تابستان در فضای باز و گرمای تولید شده توسط عملیات مداوم مناسب است، در نتیجه اعوجاج داده‌های وضعیت ناشی از رانش دما را از بین می‌برد.

- رابط‌های ارتباطی: با چندین رابط ارتباطی پرسرعت از جمله I²C، I³C و SPI سازگار است و دارای نرخ انتقال داده بالا و مقاومت قوی در برابر تداخل است. امکان تبادل سریع داده با تراشه کنترل اصلی پهپاد را فراهم می‌کند و الزامات محاسبه وضعیت با فرکانس بالا سیستم‌های کنترل پرواز را برآورده می‌کند.

- انطباق با ایمنی عملکردی: هنگام جفت شدن با کتابخانه نرم‌افزار دارای گواهی رسمی ST، با استاندارد ایمنی عملکردی ISO 26262:2018 ASIL B مطابقت دارد. همراه با یک دفترچه راهنمای ایمنی جامع، پشتیبانی فنی قابل اعتمادی را برای پرواز ایمن پهپاد و خودآزمایی خطا ارائه می‌دهد و آن را از IMUهای استاندارد درجه مصرف‌کننده با ارائه ایمنی و قابلیت اطمینان درجه صنعتی متمایز می‌کند.

- منابع پردازش هوشمند: مجهز به 16 مجموعه ماشین حالت متناهی مستقل و قابل برنامه‌ریزی، می‌تواند وظایف پیش‌پردازش مانند تشخیص وضعیت حرکت، ارزیابی آستانه وضعیت و نظارت بر لرزش را به طور مستقل انجام دهد و بار محاسباتی روی کنترلر اصلی پهپاد را به طور موثر کاهش داده و سرعت پاسخ سیستم را افزایش دهد.

II. مزایای فنی اصلی

ASM330LHB

برای کاربردهای پهپاد

1. دقت اندازه‌گیری فوق‌العاده بالا، تضمین‌کننده پایداری وضعیت پرواز2. سازگاری محیطی قوی، مناسب برای سناریوهای عملیاتی پیچیده

سناریوهای عملیاتی پهپاد شامل محیط‌های پیچیده‌ای مانند ارتفاعات بالا در فضای باز، مناطق کوهستانی، مناطق ساحلی و سایت‌های صنعتی است که در آن نوسانات دما، تلاطم هوا و لرزش‌های با فرکانس بالا از بدنه هواپیما می‌توانند با داده‌های سنسور تداخل ایجاد کنند. ASM330LHB تحت کالیبراسیون و بهینه‌سازی دقیق ضد لرزش و ضد ضربه قرار گرفته است و به آن امکان می‌دهد تا به طور موثر نویز لرزش با فرکانس بالا تولید شده توسط عملکرد موتور پهپاد و حرکت بدنه را فیلتر کند و در نتیجه داده‌های وضعیت خام تمیز را خروجی دهد. علاوه بر این، محدوده دمای عملیاتی فوق‌العاده وسیع آن به آن امکان می‌دهد تا با شرایطی مانند تفاوت دمای شب و روز، تغییرات دما در ارتفاعات بالا و پایین و گرمای تولید شده توسط عملیات طولانی مدت مقابله کند، در حالی که دقت اندازه‌گیری پایدار را در طول زمان حفظ می‌کند. بدون اعوجاج قابل توجه رانش دما، قابلیت عملیاتی تمام آب و هوای پهپاد را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد.

3. مصرف برق کم + طراحی سبک، متناسب با الزامات استقامت پهپاد4. قابلیت اطمینان و ایمنی بالا، کاهش خطرات پرواز

ASM330LHB گواهینامه ایمنی عملکردی ISO 26262 را دریافت کرده است و دارای قابلیت‌های جامع خودآزمایی و نظارت بر ناهنجاری داده‌ها است. وضعیت عملیاتی سنسور را در زمان واقعی نظارت می‌کند؛ در صورت بروز هرگونه ناهنجاری داده یا خطای سنسور، به سرعت این اطلاعات را به سیستم کنترل پرواز بازمی‌گرداند. این به پهپاد در پیاده‌سازی مکانیسم‌های ایمنی مانند تحمل خطا، حفاظت وضعیت و فرود اضطراری کمک می‌کند و به طور موثر خطرات پرواز مانند از دست دادن کنترل، سقوط و انحراف مسیر را کاهش می‌دهد. پایداری درجه صنعتی آن الزامات قابلیت اطمینان بالا را برای عملیات در کاربردهای پیشرفته مانند پهپادهای صنعتی و امنیتی برآورده می‌کند و بسیار فراتر از استانداردهای عملکرد ایمنی IMUهای معمولی درجه مصرف‌کننده است.

III. سناریوهای کاربردی اصلی پهپاد

با بهره‌گیری از مزایای جامع دقت بالا، پایداری و ایمنی، ASM330LHB به طور جامع الزامات اصلی کنترل پرواز و ادراک طیف گسترده‌ای از انواع پهپادها را برآورده می‌کند. سناریوهای کاربردی اصلی به شرح زیر است:

- پهپادهای بازرسی صنعتی: در سناریوهایی مانند بازرسی شبکه برق، بازرسی فتوولتائیک، امنیت شهری و اکتشاف معدن، این دستگاه از داده‌های وضعیت دقیق برای فعال کردن شناور ماندن در نقطه ثابت، پرواز خودکار در مسیرهای از پیش تعریف شده و کنترل وضعیت پایدار استفاده می‌کند و در نتیجه تصویربرداری با کیفیت بالا و نتایج تشخیص دقیق را تضمین می‌کند.- پهپادهای عمودپرواز (VTOL): مناسب برای سناریوهای انتقال وضعیت در پهپادهای بال ثابت عمودپرواز، که تغییرات وضعیت را در شرایط عملیاتی متعدد - از جمله برخاست، فرود، پرواز افقی و مانور - به دقت ثبت می‌کند تا انتقال حالت پرواز روان را تضمین کرده و ایمنی پرواز را افزایش دهد.

- پهپادهای ویژه: مناسب برای پهپادهایی که در شرایط پیچیده مانند لجستیک و تحویل، نجات اضطراری و حفاظت از محصولات کشاورزی فعالیت می‌کنند؛ به لطف سازگاری محیطی قوی و عملکرد ایمنی، عملیات پروازی پایدار را در محیط‌های چالش برانگیز تضمین می‌کند.

IV. خلاصه محصول

STM ASM330LHB به عنوان یک IMU شش محوره درجه صنعتی با دقت بالا، بر کاستی‌های سنسورهای استاندارد درجه مصرف‌کننده - یعنی دقت ناکافی، پایداری ضعیف و عدم ایمنی - غلبه می‌کند. این دستگاه با چهار مزیت اصلی خود - قابلیت حسگری با دقت بالا، سازگاری با محدوده دمای فوق‌العاده وسیع، طراحی کم مصرف و سبک و ایمنی عملکردی ASIL B - به طور دقیق الزامات اصلی کنترل پرواز پهپاد را برآورده می‌کند. چه برای پهپادهای عکاسی هوایی استاندارد درجه مصرف‌کننده و چه برای پهپادهای عملیاتی صنعتی و تخصصی که نیاز به قابلیت اطمینان بالا دارند، ASM330LHB تخمین وضعیت پایدارتر، کنترل پرواز دقیق‌تر و عملیات تمام آب و هوای ایمن‌تر را امکان‌پذیر می‌سازد. این در حال حاضر واحد اندازه‌گیری اینرسی ترجیحی برای ارتقاء و تکرار سیستم‌های کنترل پرواز پهپاد است.