وبلاگ شرکت در مورد دستگاه ردیابی حرکت 6 محوره TDK IAM-20680 با کارایی بالا برای پهپادها

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. TDK را تامین و بازیافت می کندIAM-20680دستگاه ردیابی حرکت 6 محوره با کارایی بالا، که راه حل هایی را ارائه می دهد که به طور خاص برای کاربردهای پرواز هواپیماهای بدون سرنشین با دقت بالا طراحی شده اند.

اینIAM-20680، بخشی از سری InvenSense SmartAutomotive™ TDK، یک دستگاه ردیابی حرکت 6 محوره با کارایی بالا است که دارای گواهینامه استاندارد خودرو AEC-Q100 است. این دستگاه یک ژیروسکوپ سه محوره و یک شتاب سنج سه محوره را ادغام می کند. به لطف کنترل دقیق کیفیت درجه صنعتی، عملکرد حسگر بسیار کم نویز، یک بسته فشرده، مینیاتوری و عملکرد پایدار در طیف وسیعی از دما، بر محدودیت‌های عملکرد سنسورهای سنتی درجه مصرف‌کننده غلبه می‌کند و برای طیف گسترده‌ای از سناریوهای پرواز برای پهپادهای درجه یک مصرف‌کننده، درجه صنعتی و بخش خاص، برای پشتیبانی و کنترل سخت‌افزار dronete کاملاً مناسب است.

I. معماری سخت افزار اصلی و مزایای خودرو درجهIAM-20680

TDK IAM-20680 که به طور خاص برای شرایط کاری سخت طراحی شده است، یک حسگر اینرسی MEMS 6 محوره است که از معماری یکپارچه یکپارچه استفاده می کند و یک ژیروسکوپ سه محوره با دقت بالا و یک شتاب سنج سه محوره را روی یک تراشه واحد ترکیب می کند. این امر نیاز به ترکیب‌های چند حسگر خارجی را از بین می‌برد و طراحی مدار سخت‌افزاری پهپادها را به‌طور قابل توجهی ساده می‌کند و در عین حال اندازه کلی، وزن و مصرف انرژی واحد را کاهش می‌دهد و در نتیجه با گرایش به سمت پهپادهای سبک‌تر و کوچک‌تر همسو می‌شود.

اینIAM-20680از یک میکرو بسته 16 پین LGA بسیار نازک با ابعاد 3 × 3 × 0.75 میلی متر استفاده می کند. با ابعاد جمع و جور و سطح بسیار بالایی از یکپارچگی، می‌توان آن را به راحتی با مدل‌های پهپاد با محدودیت فضا مانند پهپادهای عکاسی هوایی میکرو، پهپادهای مسابقه‌ای FPV و پهپادهای بازرسی قابل حمل سازگار کرد، در حالی که ساختار کلی آیرودینامیک پهپاد را به خطر نینداخت. از نظر عملکرد و کنترل کیفیت، دستگاه گواهینامه AEC-Q100 درجه خودرو سطح 2 را کسب کرده است. در مقایسه با سنسورهای استاندارد درجه مصرف کننده، مقاومت بالایی در برابر لرزش، شوک و رانش دما ارائه می‌کند، و کاملاً مناسب شرایط پروازی پیچیده و سختی است که پهپادها با آن مواجه می‌شوند - مانند عملیات در ارتفاع بالا، محیط‌های بیرونی، متناوب دماهای بالا و پایین و اغتشاش هوا - در نتیجه نقاط درد صنعت مرتبط با سنسورهای drift و داده‌های استاندارد را نشان می‌دهد.

از نظر پردازش داده ها و کنترل مصرف برق،IAM-20680مجهز به یک بافر FIFO با ظرفیت 4096 بایت است که به طور موثر بار انتقال داده را در گذرگاه سریال کاهش می دهد و بار محاسباتی تراشه کنترل اصلی را به حداقل می رساند. همچنین از حالت کم مصرف فعال شده با حرکت پشتیبانی می‌کند و الزامات مربوط به جمع‌آوری داده‌های با فرکانس بالا و عملکرد کم مصرف را متعادل می‌کند و در نتیجه به طور موثر استقامت پرواز پهپاد را افزایش می‌دهد. این دستگاه دارای یک محدوده ژیروسکوپ قابل برنامه ریزی داخلی و یک رابط وقفه مستقل است که به کاربران این امکان را می دهد تا پارامترها را مطابق با سناریوهای پرواز پهپاد به صورت انعطاف پذیر پیکربندی کنند تا حالت های پروازی مختلف مانند مانور با سرعت بالا، شناور دقیق با سرعت پایین و عملیات نقطه ثابت را در خود جای دهند.

II. عملکرد کلیدی برجسته ازIAM-20680برای برنامه های پهپاد

1. سنجش مشارکتی شش محوره و محاسبه نگرش با دقت بالا

کنترل وضعیت محوری برای پرواز پهپاد است. با جمع‌آوری داده‌های بلادرنگ در مورد سرعت زاویه‌ای سه محور و شتاب سه محور، این دستگاه سه پارامتر نگرش اصلی - زاویه چرخش، زاویه گام و زاویه انحراف - را برای دستیابی به پرواز پایدار و تصحیح وضعیت محاسبه می‌کند. با بهره گیری از فناوری اثبات شده حسگر MEMS TDK و طراحی بسیار کم نویز،IAM-20680حساسیت حسی و دقت داده‌های فوق‌العاده‌ای را ارائه می‌دهد و آن را قادر می‌سازد تا حتی کوچک‌ترین نوسانات نگرش را در زمان واقعی ثبت کند و بازخورد دقیقی از وضعیت حرکت پهپاد مانند شیب، لرزش و انحراف ارائه دهد. در مقایسه با سیستم‌های سنسور تک ژیروسکوپ یا سه محوره سنتی، معماری یکپارچه شش محوره کالیبراسیون داده‌های تکمیلی را امکان‌پذیر می‌سازد، به طور موثر خطاهای داده را از حسگرهای فردی سرکوب می‌کند و دقت محاسبه نگرش پهپاد را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. این امر اساساً مسائلی مانند رانش پرواز، نوسان بدنه هواپیما و انحراف مسیر را کاهش می‌دهد و از پایداری عملیاتی مانند عکس‌برداری هوایی، بازرسی و بررسی اطمینان حاصل می‌کند.

2. عملیات پایدار در طیف وسیعی از دما، مناسب برای همه حالات در فضای باز

عملیات هواپیماهای بدون سرنشین محیط های پیچیده ای مانند ارتفاعات بالا با دمای پایین، دمای بالای سطح در تابستان و نوسانات شدید دما در طبیعت را در بر می گیرد. سنسورهای معمولی درجه مصرف کننده به شدت مستعد تغییر دما و خرابی داده ها به دلیل تغییرات دما هستند که می تواند منجر به از دست دادن کنترل پرواز شود. اینIAM-20680دارای محدوده عملیاتی گسترده با دمای گسترده، با عملکرد هسته تضمین شده تا 105+ درجه سانتیگراد پایدار و تحمل دمای شدید تا 125+ درجه سانتیگراد. همچنین از عملکرد پایدار در محیط‌های با دمای پایین پشتیبانی می‌کند، و آن را برای طیف کاملی از سناریوهای دما، از جمله سفرهای علمی به قطب شمال و قطب جنوب، بازرسی در بیابان‌های با دمای بالا، عکس‌برداری هوایی در ارتفاع بالا، و عملیات در فضای باز در تمام طول سال مناسب می‌کند. این دستگاه با پشتوانه فرآیندهای دقیق تولید در سطح خودرو، مقاومت عالی در برابر لرزش و ضربه را ارائه می‌کند و در مقابل ضربه‌های مکانیکی ناشی از برخاستن، فرود، مانورهای با سرعت بالا و تلاطم هوا با پهپاد مقاومت می‌کند، در حالی که به طور مداوم داده‌های حرکتی پایدار و قابل اعتماد را ارائه می‌دهد.

3. مصرف برق کم و یکپارچگی بالا، مناسب برای طراحی پهپاد سبک وزن

استقامت و مانور پهپاد مستقیماً با وزن کلی و مصرف انرژی آن محدود می شود. به لطف بسته بندی بسیار نازک، مینیاتوری و معماری کم مصرف،IAM-20680صرفه جویی در فضا را برای نصب سخت افزار پهپاد به حداکثر می رساند و در عین حال بار روی بدنه هواپیما را به حداقل می رساند. علاوه بر این، مکانیسم بافر FIFO دستگاه، پردازش دسته‌ای داده‌های حسگر را قادر می‌سازد و مصرف انرژی ناشی از خواندن مکرر داده‌ها توسط کنترل‌کننده اصلی را کاهش می‌دهد. همراه با یک عملکرد بیدار شدن با حرکت فعال، به طور خودکار وارد حالت کم مصرف می شود در حالی که پهپاد در حالت آماده به کار معلق است و به سرعت در حین پرواز کار خود را از سر می گیرد. این کار جمع‌آوری داده‌های با فرکانس بالا و با دقت بالا را تضمین می‌کند و در عین حال مصرف انرژی کلی را کاهش می‌دهد و در نتیجه استقامت پرواز و قابلیت عملیاتی مداوم پهپاد را افزایش می‌دهد. علاوه بر این، پین‌ها و رجیسترهای دستگاه با طیف وسیعی از محصولات حسگر بسته‌بندی شده با LGA TDK سازگار هستند و قابلیت حمل سخت‌افزار قوی را ارائه می‌دهند و تکرار سریع، ارتقاء و سازگاری تولید انبوه را برای تولیدکنندگان پهپاد تسهیل می‌کنند.

4. مقاومت در برابر تداخل قوی برای کنترل پرواز پایدارتر

پرواز پهپاد در فضای باز مستعد تداخل الکترومغناطیسی، اختلالات جریان هوا و ارتعاشات بدنه هواپیما و موتورها است که منجر به سطوح بالای نویز در داده‌های حسگر و خطا در تعیین نگرش می‌شود. این IAM-20680از یک طراحی ضد تداخل درجه یک خودرو با مکانیزم‌های فیلتر سخت‌افزاری داخلی و کالیبراسیون داده‌ها استفاده می‌کند که به طور موثر ارتعاشات و تداخل موتور با فرکانس بالا را از محیط‌های الکترومغناطیسی در فضای باز فیلتر می‌کند تا داده‌های حرکت خام تمیز و با دقت بالا را تولید کند. هنگامی که با الگوریتم‌های کنترل پرواز پهپاد ادغام می‌شود، کنترل نگرش حلقه بسته سریع را امکان‌پذیر می‌کند و امکان اجرای دقیق عملیاتی مانند قفل کردن شناور، تصحیح مسیر پرواز، تنظیم دقیق وضعیت و تثبیت اضطراری را فراهم می‌کند و در نتیجه ایمنی پرواز و دقت عملیاتی هواپیماهای بدون سرنشین را به طور قابل‌توجهی افزایش می‌دهد.

III. اجرایIAM-20680در سناریوهای کاربردی UAV اصلی

1. پهپادهای عکاسی و فیلمبرداری هوایی

پهپادهای عکاسی هوایی نیازهای بسیار بالایی را برای ثبات پرواز و دقت نگرش دارند. حتی لرزش های جزئی بدنه هواپیما می تواند باعث تار شدن فیلم و ناهماهنگی گیمبال شود. اینIAM-20680قابلیت ردیابی حرکت شش محوره با دقت بالا می تواند ارتعاشات دقیقه ای بدن را در زمان واقعی تشخیص دهد و به سرعت این اطلاعات را به سیستم کنترل پرواز برگرداند و اصلاحات نگرش در سطح میلی ثانیه را امکان پذیر کند. این امر معلق شدن پایدار، پرواز با سرعت ثابت و مانورهای نرم را تضمین می‌کند، به طور موثر کیفیت تصویر 4K/8K عکاسی هوایی با کیفیت بالا، عکاسی تایم لپس و عکس‌های ردیابی پویا را بهبود می‌بخشد و در عین حال مشکلاتی مانند لرزش تصویر و تغییر زاویه دید در فیلم‌های هوایی را به طور کامل حل می‌کند.

2. پهپادهای بازرسی و نقشه برداری صنعتی

کاربردهای صنعتی مانند بازرسی شبکه برق، بازرسی های فتوولتائیک، نقشه برداری رودخانه و اکتشاف توپوگرافی به هواپیماهای بدون سرنشین نیاز دارند تا در نقاط ثابت شناور شوند، مسیرهای پرواز دقیق را دنبال کنند و موقعیت خود را بدون رانش حفظ کنند. به لطف رانش دمای بسیار پایین و ویژگی‌های سنجش بسیار پایدار، این دستگاه می‌تواند به طور مداوم داده‌های حرکتی دقیق را در مدت زمان طولانی ارسال کند، از پرواز مستقل در مسیرهای از پیش برنامه‌ریزی‌شده، عملیات شناور در نقطه ثابت و موقعیت‌یابی مختصات با دقت بالا پشتیبانی کند. این یکپارچگی و دقت داده‌های بازرسی صنعتی و تصاویر نقشه‌برداری را تضمین می‌کند و برای نیازهای عملیات طولانی مدت، منطقه وسیع و در هر شرایط آب و هوایی در فضای باز مناسب است.

3. هواپیماهای بدون سرنشین پرسرعت متحرک و رقابتی

پهپادهای بین‌المللی و رقابتی با مانورهای با سرعت بالا، چرخش‌های سریع و تغییرات شدید جهت مشخص می‌شوند، که خواسته‌های سخت‌گیرانه‌ای را در مورد سرعت پاسخ سنسور و قابلیت‌های ضبط پویا ایجاد می‌کنند. اینIAM-20680از تنظیم برد قابل برنامه ریزی پشتیبانی می کند و آن را قادر می سازد حرکتی را که با سرعت زاویه ای بالا و شتاب بالا در طول پرواز با سرعت بالا مشخص می شود، ثبت کند. به سرعت به تغییرات در نگرش بدنه هواپیما واکنش نشان می دهد و سیستم کنترل پرواز را با داده های حرکتی واقعی و دقیق برای پشتیبانی از مانورهای پیچیده مانند بافندگی با سرعت بالا، چرخش های تیز و آکروباتیک ارائه می دهد. علاوه بر این، به لطف مقاومت استثنایی در برابر ضربه، برای شرایط عملیاتی با شدت بالا در پروازهای رقابتی مناسب است.

4. امنیت و پهپادهای خاص

پهپادهای ویژه مورد استفاده برای گشت‌های امنیتی، امداد و نجات اضطراری و عملیات قطبی با محیط‌های عملیاتی پیچیده و خشن مواجه می‌شوند که مکرراً با شرایطی مانند دمای شدید، بادهای شدید و ارتعاشات مواجه می‌شوند. اینIAM-20680قابلیت اطمینان در سطح خودرو و سازگاری گسترده با دمای آن را قادر می سازد به طور مداوم و پایدار در محیط های شدید عمل کند و از کنترل پهپادهای تخصصی در سناریوهای پیچیده اطمینان حاصل کند. این پشتیبانی حسگر حرکتی پایدار را برای کارهایی مانند نجات اضطراری، گشت های میدانی و نظارت بر محیط زیست فراهم می کند، در نتیجه سازگاری محیطی و میزان موفقیت ماموریت پهپادهای تخصصی را افزایش می دهد.

IV. خلاصه ای ازIAM-20680مقدار کاربرد

TDKIAM-20680نقاط درد مرتبط با IMUهای درجه مصرف کننده - یعنی دقت ناکافی، پایداری ضعیف و سازگاری محیطی ضعیف - با برآورده کردن دقیق نیازهای اصلی کنترل پرواز هواپیماهای بدون سرنشین از طریق چهار مزیت کلیدی: قابلیت اطمینان در سطح خودرو، سنجش شش محوره با دقت بالا، سازگاری جامع در دمای گسترده، و طراحی مصرف انرژی کم همراه با وزن سبک. چه برای پرواز پایدار پهپادهای عکاسی هوایی درجه یک مصرف کننده، عملیات دقیق هواپیماهای بدون سرنشین بازرسی درجه صنعتی، یا سازگاری پهپادهای تخصصی با محیط های شدید، این دستگاه داده های ردیابی حرکتی بسیار قابل اعتماد و با دقت بالا را ارائه می دهد. این به طور موثر ثبات پرواز پهپاد، دقت عملیاتی و سازگاری محیطی را افزایش می‌دهد، در حالی که طراحی سخت‌افزار را ساده‌تر می‌کند و هزینه‌های تولید انبوه را کاهش می‌دهد. به این ترتیب، آن را به عنوان راه حل ترجیحی برای سنجش اینرسی با دقت بالا در صنعت هواپیماهای بدون سرنشین ارائه می دهد و قابلیت های سخت افزاری اصلی را برای پیشبرد عملیات هوشمند، با دقت بالا و در همه شرایط آب و هوایی پهپادها فراهم می کند.