玩具级无人机市场竞争激烈，使用消费类MEMS器件是受价格影响
2017-03-21 20:17:00 来源：微迷 评论：0 点击：
无人机在近两年来迅速成为热点，很多企业也开始研究开发无人机技术。民用无人机也受到很多消费者的青睐。虽然现在业内的大部分玩具级飞行器都从三轴升级到六轴MEMS惯性传感器，但其采用的基本上是价格敏感型型号。
无人机在近两年来迅速成为热点，很多企业也开始研究开发无人机技术。民用无人机也受到很多消费者的青睐。虽然现在业内的大部分玩具级飞行器都从三轴升级到六轴MEMS惯性传感器，但其采用的基本上是价格敏感型型号。
ADI公司亚太区微机电产品市场与应用经理 赵延辉 先生
对此，ADI公司亚太区微机电产品市场与应用经理赵延辉先生表达了观点：“对于玩具级飞行器市场来说，已经迅速从蓝海转变成红海，竞争非常激烈，受价格的影响，很难考虑工业级的MEMS传感器，只能暂时“忍受”在消费类移动终端上常用的价格敏感型型号。为了使用这样的消费级产品，对飞行器的系统设计也提出了较高的要求，比如温控和减震。”
而对于为何要进行温控和减震，赵延辉先生则认为：“温控是因为所有的MEMS器件都会有温漂，比如零点和灵敏度都会随着温度变化。用户有夏天在海南、新疆飞的，也有冬天在辽宁、黑龙江飞的，温差几十甚至上百度，怎么办?很多用户想到了全温范围内的温补校正，但问题是消费类MEMS传感器的温漂线性度不好，必须用分段线性或二阶甚至更高阶的温补校正才行，这无形中增加了很高的人力和时间成本。更头疼的是，有些消费类器件温度回滞特性和重复性很差，造成无法校正的问题，要把这些器件再筛选出来，成本会更高。基于此，研发人员只能采用类似于加热电阻的办法来让MEMS传感器的环境温度近似恒定在一个较高值来避免温补校正。即使这样，没有全温范围内的温补校正，还是很难保证飞行器在各种温度条件下都能出色飞行的。而至于为什么要减震，则是因消费级的三轴加速度计和三轴陀螺仪对振动都非常敏感，在较强的振动状态下，它们的输出都会出现很大的偏差。加速度计有振动整流误差，在振动状态下，经滤波后，零点还是会出现偏差。如下图所示，黑色的线是一个ADI工业级双轴加速度计在振动状态下滤波后的结果。其它颜色的线是三轴高端消费级加速度计在振动状态下滤波后的结果。可见即使是高端消费级加速度计在振动状态下，各轴都会出现较大偏移。某些器件的某些轴向的零点偏移甚至在6g-rms的振动下达230mg，而在利用加速度算倾角的时候，这一偏差会带来高达13度的误差。”
“再来说说陀螺仪，它有一个指标，叫做线性加速度效应，单位是deg/sec/gee。”赵延辉先生补充道，“由单位很容易理解，就是加速度gee对陀螺输出的影响。理想情况下，陀螺只响应转动，但实际情况是振动加速度也会引起陀螺的输出偏差。以ADI的工业级陀螺仪ADXRS646为例，它的这一指标为0.015 deg/sec/gee，也就是说如果振动加速度为10gee，那么输出偏差就会达0.15deg/sec，积分10sec，角度误差就会达1.5deg。对于消费类MEMS器件，保守的说，这一指标会比ADXRS646差至少一个数量级。由此可见，减震设计非常重要。但要注意很多减震材料在高温下都会迅速老化的，一旦减震材料老化，出厂时的精度便很难保证了。前面在谈温控部分的时候，已经提到，考虑温漂问题，系统里还人为的引入了加热电阻，这其实也会加速老化的。”
赵延辉先生认为，即使完成了这些复杂设计，用消费类MEMS器件还是会牺牲一定的产品性能，包括在极端情况下的稳定性。“众所周知，一般消费类MEMS器件都是塑料封装的，与工业级的陶瓷封装比，它本身就对外界温度、湿度、压力更敏感。在飞行器不小心坠地后，工业级MEMS器件的稳定性和消费级MEMS器件的稳定性还是有天壤之别的。这些也是为什么很多工业、农业、高端航拍无人机还是选用工业级MEMS器件的原因。目前，ADI的MEMS器件还是专注于满足在各种极端条件下的产品性能，比如在震动状态下的输出精度，受冲击后的产品稳定性，瞬间超程的保护设计，全温范围内的重复性和稳定性等。现有以及未来的内核传感器设计都会关注以上所提到的对飞行器应用至关重要的指标。模块化的解决方案也是我们的发展方向之一，也就是这里所提到的3轴加速度计加上3轴陀螺仪的6自由度单芯片产品。这样的产品会在出厂前做好正交校正，非线性校正，线加速度校正，和各种指标的全温范围内的温补校正等，这样用户可以专注在软件开发上，最大限度的简化硬件设计。”
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