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無人機(jī)整機(jī)
無人機(jī)配件
無人機(jī)服務(wù)
設(shè)備與工具紛紛將迷你型無人機(jī)作為主推產(chǎn)品。據(jù)專業(yè)機(jī)構(gòu)預(yù)測，預(yù)計(jì)到2025年，我國消費(fèi)級無人機(jī)市場規(guī)模約為300億元。與此同時(shí)，用于檢測地球磁場的MEMS磁傳感器也廣泛應(yīng)用到航拍無人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，以提升導(dǎo)航定位的精度及速度。
相關(guān)業(yè)內(nèi)人士透露，業(yè)內(nèi)玩具級飛行器大部分從三軸升級到了六軸MEMS，但通常采用的都是消費(fèi)類移動終端產(chǎn)品較常用的價(jià)格敏感型型號。MEMS多傳感器集成走向高端航拍無人機(jī)導(dǎo)航市場為航拍無人機(jī)提供精準(zhǔn)導(dǎo)航還有難點(diǎn)。
ADI亞太區(qū)微機(jī)電產(chǎn)品市場與應(yīng)用經(jīng)理 趙延輝
對此，ADI亞太區(qū)微機(jī)電產(chǎn)品市場與應(yīng)用經(jīng)理趙延輝談了自己的看法：“對于玩具級飛行器市場來說，已經(jīng)迅速從藍(lán)海轉(zhuǎn)變成紅海，競爭非常激烈，受價(jià)格的影響，很難考慮工業(yè)級的MEMS傳感器，只能暫時(shí)“忍受”在消費(fèi)類移動終端上常用的價(jià)格敏感型型號。為了使用這樣的消費(fèi)級產(chǎn)品，對飛行器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)也提出了較高的要求，比如溫控和減震?！?
趙延輝認(rèn)為，進(jìn)行溫控是因?yàn)樗械腗EMS器件都會有溫漂，比如零點(diǎn)和靈敏度都會隨著溫度變化。用戶有夏天在海南、新疆飛的，也有冬天在遼寧、黑龍江飛的，溫差幾十甚至上百度。雖然很多用戶想到了全溫范圍內(nèi)的溫補(bǔ)校正，但問題是消費(fèi)類MEMS傳感器的溫漂線性度不好，必須用分段線性或二階甚至更高階的溫補(bǔ)校正才行，這無形中增加了很高的人力和時(shí)間成本。更頭疼的是，有些消費(fèi)類器件溫度回滯特性和重復(fù)性很差，造成無法校正的問題，要把這些器件再篩選出來，成本會更高。基于此，研發(fā)人員只能采用類似于加熱電阻的辦法來讓MEMS傳感器的環(huán)境溫度近似恒定在一個(gè)較高值來避免溫補(bǔ)校正。即使這樣，沒有全溫范圍內(nèi)的溫補(bǔ)校正，還是很難保證飛行器在各種溫度條件下都能出色飛行的。
而減震則是因?yàn)橄M(fèi)級的三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀對振動都非常敏感，在較強(qiáng)的振動狀態(tài)下，它們的輸出都會出現(xiàn)很大的偏差。加速度計(jì)有振動整流誤差，在振動狀態(tài)下，經(jīng)濾波后，零點(diǎn)還是會出現(xiàn)偏差。如下圖所示，黑色的線是一個(gè)ADI工業(yè)級雙軸加速度計(jì)在振動狀態(tài)下濾波后的結(jié)果。其它顏色的線是三軸高端消費(fèi)級加速度計(jì)在振動狀態(tài)下濾波后的結(jié)果?？梢娂词故歉叨讼M(fèi)級加速度計(jì)在振動狀態(tài)下，各軸都會出現(xiàn)較大偏移。某些器件的某些軸向的零點(diǎn)偏移甚至在6g-rms的振動下達(dá)230mg，而在利用加速度算傾角的時(shí)候，這一偏差會帶來高達(dá)13度的誤差。
陀螺儀則有一個(gè)指標(biāo)，叫做線性加速度效應(yīng)，單位是deg/sec/gee。由單位很容易理解，就是加速度gee對陀螺輸出的影響。理想情況下，陀螺只響應(yīng)轉(zhuǎn)動，但實(shí)際情況是振動加速度也會引起陀螺的輸出偏差。以ADI的工業(yè)級陀螺儀ADXRS646為例，它的這一指標(biāo)為0.015 deg/sec/gee，也就是說如果振動加速度為10gee，那么輸出偏差就會達(dá)0.15deg/sec，積分10sec，角度誤差就會達(dá)1.5deg。對于消費(fèi)類MEMS器件，保守的說，這一指標(biāo)會比ADXRS646差至少一個(gè)數(shù)量級。
由此可見，減震設(shè)計(jì)非常重要。但要注意很多減震材料在高溫下都會迅速老化的，一旦減震材料老化，出廠時(shí)的精度便很難保證了。前面在談溫控部分的時(shí)候，已經(jīng)提到，考慮溫漂問題，系統(tǒng)里還人為的引入了加熱電阻，這其實(shí)也會加速老化的。
即使完成了這些復(fù)雜設(shè)計(jì)，用消費(fèi)類MEMS器件還是會犧牲一定的產(chǎn)品性能，包括在極端情況下的穩(wěn)定性。眾所周知，一般消費(fèi)類MEMS器件都是塑料封裝的，與工業(yè)級的陶瓷封裝比，它本身就對外界溫度、濕度、壓力更敏感。在飛行器不小心墜地后，工業(yè)級MEMS器件的穩(wěn)定性和消費(fèi)級MEMS器件的穩(wěn)定性還是有天壤之別的。這些也是為什么很多工業(yè)、農(nóng)業(yè)、高端航拍無人機(jī)還是選用工業(yè)級MEMS器件的原因。
目前，ADI的MEMS器件還是專注于滿足在各種極端條件下的產(chǎn)品性能，比如在震動狀態(tài)下的輸出精度，受沖擊后的產(chǎn)品穩(wěn)定性，瞬間超程的保護(hù)設(shè)計(jì)，全溫范圍內(nèi)的重復(fù)性和穩(wěn)定性等?，F(xiàn)有以及未來的內(nèi)核傳感器設(shè)計(jì)都會關(guān)注以上所提到的對飛行器應(yīng)用至關(guān)重要的指標(biāo)。模塊化的解決方案也是我們的發(fā)展方向之一，也就是這里所提到的3軸加速度計(jì)加上3軸陀螺儀的6自由度單芯片產(chǎn)品。這樣的產(chǎn)品會在出廠前做好正交校正，非線性校正，線加速度校正，和各種指標(biāo)的全溫范圍內(nèi)的溫補(bǔ)校正等，這樣用戶可以專注在軟件開發(fā)上，最大限度的簡化硬件設(shè)計(jì)。
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