IMU هواپیمای بدون سرنشین چیست؟ تجزیه و تحلیل عمیق از نقش اصلی واحد اندازه گیری اینرسی
در سالهای اخیر ، با توسعه سریع فناوری هواپیماهای بدون سرنشین ، هواپیماهای بدون سرنشین بیشتر و بیشتر در کشاورزی ، نقشه برداری و نقشه برداری ، تدارکات ، فیلمبرداری فیلم و تلویزیون و سایر زمینه ها مورد استفاده قرار می گیرند. پرواز دقیق پهپاد از سنسور هسته - IMU (واحد اندازه گیری اینرسی) جدا نیست. در این مقاله به تجزیه و تحلیل تعریف ، اصل کار ، پارامترهای کلیدی و محصولات محبوب بازار IMU پهپاد با جزئیات می پردازیم تا به خوانندگان کمک کند تا این فناوری کلیدی را به طور کامل درک کنند.
1. IMU هواپیمای بدون سرنشین چیست؟
IMU (واحد اندازه گیری اینرسی) مؤلفه اصلی سیستم کنترل و کنترل پهپاد است که برای اندازه گیری شتاب ، سرعت زاویه ای و اطلاعات نگرش پهپاد استفاده می شود. این ماده معمولاً از شتاب سنج و ژیروسکوپ تشکیل شده است ، و برخی از IMU های سطح بالا نیز شامل مگنتومترها (قطب نما الکترونیکی) و فشارسنج برای ارائه داده های موقعیت یابی دقیق تر هستند.
عملکرد IMU این است که حالت حرکت پهپاد را در زمان واقعی حس کنید و داده ها را به سیستم کنترل پرواز منتقل کنید و در نتیجه سرعت موتور را تنظیم کنید و از پرواز پایدار اطمینان حاصل کنید. چه هواپیماهای بدون سرنشین درجه مصرف کننده (مانند سری DJI) یا هواپیماهای بدون سرنشین با درجه صنعتی ، IMU یک مؤلفه ضروری است.
2. ترکیب اصلی و اصل کار IMU
سنسورهای اصلی IMU عبارتند از:
| نوع سنسور | عمل | دامنه اندازه گیری معمولی |
|---|---|---|
| شتاب سنج | اندازه گیری شتاب خطی (محور x/y/z) | ± 2G تا 16 گرم |
| ژیرو | اندازه گیری سرعت زاویه ای (زمین ، رول ، خمیازه) | 250 درجه/ثانیه تا 2000 ° در ثانیه |
| مغناطیس سنج (اختیاری) | جهت میدان ژئومغناطیسی را اندازه گیری کرده و به عنوان کالیبراسیون کمک کنید | ± 50μt |
| Barrodge (اختیاری) | اندازه گیری ارتفاع | 300HPa تا 1100HPA |
IMU نگرش در زمان واقعی پهپاد را از طریق همجوشی داده های چند حسگر (مانند الگوریتم فیلتر Kalman) محاسبه می کند و برای دستیابی به دقیق شناور و برنامه ریزی مسیر ، GPS یا سیستم موقعیت یابی بصری را ترکیب می کند.
3. شاخص های کلیدی عملکرد هواپیماهای بدون سرنشین IMU
سناریوهای مختلف برنامه تفاوتهای زیادی در الزامات عملکرد برای IMU دارند. موارد زیر پارامترهای اصلی برای اندازه گیری عملکرد IMU است:
| پارامتر | تصریح کردن | مقادیر معمولی |
|---|---|---|
| ثبات تعصب صفر | چقدر خروجی ژیروسکوپ با گذشت زمان حرکت می کند | 0.1 درجه در ساعت تا 10 درجه در ساعت |
| تراکم سر و صدا | سر و صدای تصادفی در سیگنال های سنسور | 0.01 درجه/√ هرتز (ژیروسکوپ) |
| بروزرسانی | نرخ خروجی داده ها | 100Hz تا 1 کیلوهرتز |
| دمای عملیاتی | توانایی سازگاری با محیط های شدید | -40 ℃ تا 85 |
4. مقایسه محصولات IMU پهپاد محبوب
مارک های اصلی هواپیماهای بدون سرنشین IMU در بازار شامل DJI ، Honeywell ، Bosch و غیره هستند. در اینجا برخی از محصولات نماینده وجود دارد:
| برند/مدل | نوع سنسور | ویژگی | سناریوهای کاربردی |
|---|---|---|---|
| DJI Phantom 4 IMU | 6 محور (شتاب سنج + ژیروسکوپ) | عملکرد با هزینه بالا ، پشتیبانی از افزونگی دوگانه IMU | هواپیماهای بدون سرنشین درجه مصرف کننده |
| Honeywell HG4930 | 9 محور (از جمله مگنتومتر) | دقت درجه نظامی ، ضد مداخله قوی | هواپیمای بدون سرنشین صنعتی |
| Bosch BMI088 | 6 محور | مصرف کم مصرف ، طراحی مینیاتوری | هواپیمای بدون سرنشین |
5. روند توسعه آینده IMU
با گسترش سناریوهای کاربرد هواپیماهای بدون سرنشین ، فناوری IMU نیز به طور مداوم در حال ارتقا است:
1همجوشی چند حسگر: همراه با بینایی و لیدار (LIDAR) برای بهبود دقت موقعیت یابی.
2بهینه سازی الگوریتم AI: سر و صدا را کاهش داده و از طریق یادگیری ماشین حرکت کنید.
3کوچک سازی و کم هزینه: MEMS (سیستم میکرو الکترومکانیکی) فناوری مینیاتوریزاسیون IMU را ترویج می کند.
4توانایی ضد مداخله: با محیط های پیچیده الکترومغناطیسی مانند پروازهای شهری یا ماموریت های نظامی سازگار شوید.
به طور خلاصه ، IMU "مغز" برای هواپیماهای بدون سرنشین برای پرواز مستقل است و عملکرد آن به طور مستقیم بر ایمنی پرواز و تکمیل ماموریت تأثیر می گذارد. در آینده ، با پیشرفت فناوری ، IMU نقش اساسی در طیف وسیع تری از مناطق خواهد داشت.
جزئیات را بررسی کنید
جزئیات را بررسی کنید
fa
