為了提高汽車(chē)設(shè)計(jì)的安全性，村田（Murata）近期發(fā)布了其最新6軸一體封裝、3D MEMS慣性力傳感器“SCHA600系列”，慣性傳感器將其數(shù)據(jù)與GNSS和許多感知傳感器(從攝像機(jī)到雷達(dá)和激光雷達(dá))融合在一起，從而在偏差穩(wěn)定性和噪聲方面提供高性能。

 

要使一個(gè)自主系統(tǒng)要想在任何環(huán)境下都能獨(dú)立運(yùn)行，就必須對(duì)周?chē)沫h(huán)境有所了解。自主系統(tǒng)必須對(duì)快速變化的環(huán)境作出快速反應(yīng)。例如，如果一輛汽車(chē)突然停車(chē)，它后面的自動(dòng)駕駛汽車(chē)必須認(rèn)識(shí)到快速減速并采取規(guī)避行動(dòng)。

 

這種全新MEMS慣性傳感器的規(guī)格說(shuō)明了ADAS的一個(gè)新技術(shù):6DoF。

 

ADAS技術(shù)缺陷

 

村田認(rèn)為，汽車(chē)技術(shù)發(fā)展到完全自動(dòng)駕駛，即駕駛員輔助駕駛，部分自動(dòng)化，有條件自動(dòng)化和高自動(dòng)化的四個(gè)階段。這些階段涉及一系列不同程度的設(shè)備:攝像頭、雷達(dá)、超聲波、激光雷達(dá)和GPS定位。

 

 

但并不是所有的這些設(shè)備都能滿足6個(gè)自由度的要求，也不是所有的設(shè)備都具有在繞著三個(gè)垂直的直線軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)測(cè)量運(yùn)動(dòng)的能力。

 

例如，相機(jī)在測(cè)量深度感知方面是有限的。其他技術(shù)，如激光雷達(dá)，對(duì)目標(biāo)探測(cè)很好，但并非理想的精確定位選擇。此外，GPS的分辨率太小，無(wú)法準(zhǔn)確地知道車(chē)輛在道路的哪一邊。當(dāng)考慮到駕駛區(qū)域無(wú)法接收到GPS信號(hào)時(shí)，GPS的實(shí)用性會(huì)大大下降。

 

加速度計(jì)和六個(gè)自由度

 

加速度計(jì)的作用是可以在多個(gè)軸上確定當(dāng)前的力。加速度計(jì)可以測(cè)量每個(gè)軸上的加速度。這種測(cè)量然后轉(zhuǎn)化為速度的估計(jì)，反過(guò)來(lái)，可以用來(lái)確定位移。這樣的系統(tǒng)可以與GPS相結(jié)合，創(chuàng)建一個(gè)使用加速度計(jì)產(chǎn)生中間讀數(shù)的精確定位系統(tǒng)。同時(shí)，GPS可以提供速度和位置來(lái)進(jìn)行粗略計(jì)算。

 

即使這樣，三個(gè)自由度——X、Y和Z仍然不夠用;汽車(chē)轉(zhuǎn)彎或爬坡時(shí)，簡(jiǎn)單的三軸加速度計(jì)可能無(wú)法正確探測(cè)到這種運(yùn)動(dòng)。

 

但是一個(gè)6自由度(6DoF)加速度計(jì)不僅僅測(cè)量X、Y和Z平面上的加速度。它還可以測(cè)量偏航、俯仰和滾轉(zhuǎn)軸的加速度。

 

 

平動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)結(jié)合起來(lái)形成6個(gè)自由度

 

在這些軸上的運(yùn)動(dòng)可能不會(huì)影響X、Y和Z平面。因此，將MEMS設(shè)備集成到自動(dòng)駕駛車(chē)上，可以覆蓋所有六種運(yùn)動(dòng)和方向，產(chǎn)生更好的位置結(jié)果。

 

SCHA600

 

一個(gè)6自由度的MEMS設(shè)備在實(shí)際中是什么樣的?Murata的新款MEMS設(shè)備是為汽車(chē)安全關(guān)鍵應(yīng)用而設(shè)計(jì)。當(dāng)與GNSS和感知傳感器集成后，SCHA600可以實(shí)現(xiàn)高度的車(chē)輛自主，使車(chē)輛的位置和動(dòng)力學(xué)精確到厘米級(jí)。

 

 

與SCHA600的通信是通過(guò)SPI實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)廣泛的自我診斷特性允許更安全操作。村田表示，本6軸慣性力傳感器可同時(shí)符合iso26262和AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)，以確保它能夠承受道路上可能出現(xiàn)的所有振動(dòng)和沖擊。該設(shè)備還具有自測(cè)功能，監(jiān)測(cè)傳感器是否在每個(gè)測(cè)量周期正確運(yùn)行。

 

SCHA600的陀螺儀噪聲均方根水平低于0.007°/s，室溫下的阿倫方差下降到0.9°/h，角速率測(cè)量取決于所選的應(yīng)用程序。

 

 

產(chǎn)品的特點(diǎn)

 

1. 為車(chē)載系統(tǒng)高性能化和提高設(shè)計(jì)自由度做貢獻(xiàn)

 

●   由獨(dú)家3DMEMS結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)秀的偏壓穩(wěn)定性、低噪、高抗振性能

●   將3軸角速度和加速度一體封裝，能夠隨意設(shè)置

 

2. 自我診斷功能(3)

 

失效安全功能是本產(chǎn)品的特點(diǎn)，它運(yùn)用參考信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，檢測(cè)通信異常、檢驗(yàn)bit錯(cuò)誤的校驗(yàn)以及飽和、超出額定范圍等異常信號(hào)。已取得專(zhuān)利的本公司的自我診斷功能可以對(duì)MEMS元件內(nèi)部工作情況至整個(gè)信號(hào)電路是否正常工作進(jìn)行驗(yàn)證。

 

(3) 自我檢測(cè)異常進(jìn)行診斷，并通過(guò)輸出進(jìn)行通知的功能

 

主要技術(shù)規(guī)格

 

 

主要用途

 

本產(chǎn)品以環(huán)境條件嚴(yán)酷，需要更高性能傳感器的下列用途為對(duì)象。

 

●   高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）

●   自動(dòng)駕駛（AD）

●   車(chē)道保持輔助系統(tǒng)（LKA）

●   航位推算法

 

6DoF 在ADAS中的位置

 

對(duì)于完全自主的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，測(cè)量6自由度的能力非常重要。MEMS 6DoF慣性傳感器，不僅適用于汽車(chē)應(yīng)用;即使是無(wú)人機(jī)也會(huì)發(fā)現(xiàn)這種裝置很有用，因?yàn)樗鼈儽辉O(shè)計(jì)成可以在6個(gè)軸上移動(dòng)。

 

 

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