【導讀】部分或有條件的自動(dòng)駕駛汽車(chē)會(huì )留下關(guān)鍵的盲點(diǎn)。MEMS 6DoF慣性傳感器加上GNSS、攝像機、雷達和激光雷達的組合可能是更好的選擇。
為了提高汽車(chē)設計的安全性，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”，慣性傳感器將其數據與GNSS和許多感知傳感器(從攝像機到雷達和激光雷達)融合在一起，從而在偏差穩定性和噪聲方面提供高性能。
要使一個(gè)自主系統要想在任何環(huán)境下都能獨立運行，就必須對周?chē)沫h(huán)境有所了解。自主系統必須對快速變化的環(huán)境作出快速反應。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)必須認識到快速減速并采取規避行動(dòng)。
這種全新MEMS慣性傳感器的規格說(shuō)明了ADAS的一個(gè)新技術(shù):6DoF。
ADAS技術(shù)缺陷
村田認為，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備:攝像頭、雷達、超聲波、激光雷達和GPS定位。
但并不是所有的這些設備都能滿(mǎn)足6個(gè)自由度的要求，也不是所有的設備都具有在繞著(zhù)三個(gè)垂直的直線(xiàn)軸旋轉的同時(shí)測量運動(dòng)的能力。
例如，相機在測量深度感知方面是有限的。其他技術(shù)，如激光雷達，對目標探測很好，但并非理想的精確定位選擇。此外，GPS的分辨率太小，無(wú)法準確地知道車(chē)輛在道路的哪一邊。當考慮到駕駛區域無(wú)法接收到GPS信號時(shí)，GPS的實(shí)用性會(huì )大大下降。
加速度計和六個(gè)自由度
加速度計的作用是可以在多個(gè)軸上確定當前的力。加速度計可以測量每個(gè)軸上的加速度。這種測量然后轉化為速度的估計，反過(guò)來(lái)，可以用來(lái)確定位移。這樣的系統可以與GPS相結合，創(chuàng )建一個(gè)使用加速度計產(chǎn)生中間讀數的精確定位系統。同時(shí)，GPS可以提供速度和位置來(lái)進(jìn)行粗略計算。
即使這樣，三個(gè)自由度——X、Y和Z仍然不夠用;汽車(chē)轉彎或爬坡時(shí)，簡(jiǎn)單的三軸加速度計可能無(wú)法正確探測到這種運動(dòng)。
但是一個(gè)6自由度(6DoF)加速度計不僅僅測量X、Y和Z平面上的加速度。它還可以測量偏航、俯仰和滾轉軸的加速度。
平動(dòng)和旋轉運動(dòng)結合起來(lái)形成6個(gè)自由度
在這些軸上的運動(dòng)可能不會(huì )影響X、Y和Z平面。因此，將MEMS設備集成到自動(dòng)駕駛車(chē)上，可以覆蓋所有六種運動(dòng)和方向，產(chǎn)生更好的位置結果。
SCHA600
一個(gè)6自由度的MEMS設備在實(shí)際中是什么樣的?Murata的新款MEMS設備是為汽車(chē)安全關(guān)鍵應用而設計。當與GNSS和感知傳感器集成后，SCHA600可以實(shí)現高度的車(chē)輛自主，使車(chē)輛的位置和動(dòng)力學(xué)精確到厘米級。
與SCHA600的通信是通過(guò)SPI實(shí)現的，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標準，以確保它能夠承受道路上可能出現的所有振動(dòng)和沖擊。該設備還具有自測功能，監測傳感器是否在每個(gè)測量周期正確運行。
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，角速率測量取決于所選的應用程序。
產(chǎn)品的特點(diǎn)
1. 為車(chē)載系統高性能化和提高設計自由度做貢獻
● 由獨家3DMEMS結構，實(shí)現了優(yōu)秀的偏壓穩定性、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)，它運用參考信號進(jìn)行監控，檢測通信異常、檢驗bit錯誤的校驗以及飽和、超出額定范圍等異常信號。已取得專(zhuān)利的本公司的自我診斷功能可以對MEMS元件內部工作情況至整個(gè)信號電路是否正常工作進(jìn)行驗證。
(3) 自我檢測異常進(jìn)行診斷，并通過(guò)輸出進(jìn)行通知的功能
主要技術(shù)規格
主要用途
本產(chǎn)品以環(huán)境條件嚴酷，需要更高性能傳感器的下列用途為對象。
● 高級駕駛輔助系統（ADAS）
● 自動(dòng)駕駛（AD）
● 車(chē)道保持輔助系統（LKA）
● 航位推算法
6DoF 在A(yíng)DAS中的位置
對于完全自主的系統來(lái)說(shuō)，測量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)應用;即使是無(wú)人機也會(huì )發(fā)現這種裝置很有用，因為它們被設計成可以在6個(gè)軸上移動(dòng)。
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