MEMS惯性导航的原理是什么?MEMS惯性导航未来发展如何?

MEMS惯性导航在无人机领域、机器人领域中，都有独特的应用。为增进大家对MEMS惯性导航的认识，本文将对MEMS惯性导航的原理、MEMS惯性导航未来发展期望予以介绍。如果你对MEMS惯性导航具有兴趣，不妨继续往下阅读哦。

一、MEMS惯性导航原理

惯性导航系统是以陀螺仪和加速度计为敏感器件的导航参数解算系统，该系统根据陀螺仪的输出建立导航坐标系，根据加速度计输出解算出运载体在导航坐标系中的速度和位置。惯性导航系统属于推算导航方式，即从一已知点的位置根据连续测得的运动体航向角和速度推算出其下一点的位置，因而可连续测出运动体的当前位置。

MEMS是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统。MEMS是一个独立的智能系统，可大批量生产，其系统尺寸为几毫米乃至更小，其内部结构一般在微米甚至纳米量级。常见的产品包括MEMS加速度计、MEMS麦克风、微马达、微泵、微振子、MEMS光学传感器、MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS湿度传感器、MEMS气体传感器等等以及它们的集成产品。

微惯导系统主要包含陀螺仪、加速度计、微处理器，根据实际需求还可增加磁力计、气压计等MEMS器件，其中：

陀螺仪用来测量运动体围绕各个轴向的旋转角速率值，通过四元数角度解算形成导航坐标系，使加速度计的测量值投影在该坐标系中，并可给出航向和姿态角;

加速度计用来测量运动体的加速度大小和方向，经过对时间的一次积分得到速度，速度再经过对时间的一次积分即可得到位移;

磁力计用来测量磁场强度和方向，定位运动体的方向，通过地磁向量得到的误差表征量，可反馈到陀螺仪的姿态解算输出中，校准陀螺仪的漂移;

气压计用来测量环境气压值，融合陀螺仪、加速度计数据输出高度值。

形象的描述的话，陀螺仪知道“我们转了个身”，加速度计知道“我们又向前走了几米”，而磁力计知道“我们是向某个方向”的，气压计则知道我们“有多高”。

总而言之，微惯导系统是以低成本的通用MEMS器件为基础，根据应用、误差修正、误差补偿的需要结合使用上述传感器，充分利用每种传感器的特长，通过载体运动模式学习、滤波算法设计、硬件和结构设计等，达到高精度自主定位的目标。不依赖于导航卫星、无线基站、电子标签等任何辅助设备或先验数据库，仅通过载体自身配置的小型微型惯性传感器，可完成任何场景下人员、车辆、机器人等的准确定位。

二、MEMS惯性导航的发展展望

1、MEMS惯性导航器件

近几年来，MEMS惯性传感器发展迅速，精度不断提高。虽然相比光纤陀螺、激光陀螺仍有很大差距，但是其价格低、体积小、重量轻，使MEMS惯性导航系统在惯性导航系统中发挥重要作用。未来随着MEMS材料工艺与制造工艺不断发展，MEMS惯性导航系统精度必将不断提高，其成本也将不断降低，因此采用战略级高精度MEMS陀螺仪取代光纤陀螺仪是一个重要发展趋势。随着微加工工艺的不断进步，MEMS惯性传感器将向着轻质、小型化方向发展。

2、MEMS组合导航算法

尽管MEMS惯性传感器精度在不断进步，但是战术级MEMS惯性导航系统误差随时间积累仍然发散较大，在很多场合还不能满足高精度的要求，故MEMS惯性导航与GPS组合导航仍然是主要导航方式。因此，研究精度以及效率更高、鲁棒性更强的算法，在软件方面给予组合导航系统支持也是重要的发展方向。

3、MEMS惯性导航的应用

在MEMS技术发展的数十年内，MEMS惯性导航技术在电子领域、汽车行业以及家居服务行业得到了广泛应用。随着MEMS惯性导航精度和稳定性不断提高，未来MEMS惯性导航技术必将在无人系统领域，如航天器、卫星、机器人等无人系统中，扮演重要的角色。

以上便是此次带来的MEMS惯性导航相关内容，通过本文，希望大家对MEMS惯性导航已经具备一定的了解。如果你喜欢本文，不妨持续关注我们网站哦，将于后期带来更多精彩内容。最后，十分感谢大家的阅读，have a nice day!