電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）在運(yùn)控領(lǐng)域，IMU一直都是核心的傳感器件，想要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的運(yùn)動，IMU提供的速度信息是必不可少的。尤其是近年來自動駕駛、無人駕駛等話題的高漲，IMU覆蓋的應(yīng)用也是越來越廣。

MEMS重要類別——IMU

慣性測量單元一直是MEMS市場里重要的產(chǎn)品類型，主要包括加速度計(jì)、陀螺儀和磁力計(jì)。如今，由分立的慣性測量單元組合成的三軸、六軸、九軸IMU，將加速度傳感器、陀螺儀、磁傳感器等MEMS器件集成在一起，以滿足生產(chǎn)廠商更小體積、更低成本的要求。

慣性傳感器的應(yīng)用場景隨著其精度級別的差異有著嚴(yán)格的區(qū)分。低精度級別的IMU，廣泛應(yīng)用于消費(fèi)類電子中的各種設(shè)備，尤其是現(xiàn)在越來越多電子設(shè)備配置了運(yùn)動檢測等類似的功能，這些功能都需要用到慣性傳感。

中等精度級別的慣性傳感，在汽車ESP、ADAS和GPS導(dǎo)航系統(tǒng)中很常見。汽車正在朝著高等級自動駕駛升級，自動駕駛車輛想要實(shí)現(xiàn)對道路狀況進(jìn)行實(shí)時預(yù)測，前提就是自動駕駛汽車必須具備超強(qiáng)的檢測感知能力。

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是L3及以上等級自動駕駛車輛不可或缺的模塊，其特點(diǎn)是更新頻率高，能夠在GPS、GNSS、5G等外部信號不佳時通過自身運(yùn)動信息實(shí)現(xiàn)定位。

當(dāng)然目前熱門的汽車應(yīng)用中，單一慣性傳感仍然是不夠的，因?yàn)橛袀€缺點(diǎn)，即誤差會隨著時間的推進(jìn)而增加，所以單一慣性傳感只能短時用于定位。常見的是GPS＋I(xiàn)MU的方案，機(jī)器視覺、UWB、激光雷達(dá)等各種傳感定位技術(shù)與IMU的融合進(jìn)化也在自動駕駛中發(fā)揮出重要作用。

超高精度的慣性傳感，則屬于軍工和航空航天級應(yīng)用。各種精度級別的慣性傳感，在不同應(yīng)用中提供了相對精準(zhǔn)的運(yùn)動信息，可以說離開了慣性傳感器，運(yùn)動測量定位就無從談起。

MEMS器件的集合，IMU如何發(fā)展

MEMS加速度計(jì)和MEMS陀螺儀是基礎(chǔ)的IMU組成器件，IMU發(fā)展到現(xiàn)在，也已經(jīng)不局限于這兩類器件?，F(xiàn)在的很多IMU會將加速度計(jì)、陀螺儀、壓力傳感器、磁傳感器等等器件和信號處理電路等功能零件集成在硅芯片內(nèi)，實(shí)現(xiàn)“芯片級導(dǎo)航”。

MEMS加速度計(jì)是測量運(yùn)載體加速度的器件，本質(zhì)上它是一個一自由度的振蕩系統(tǒng)，是MEMS領(lǐng)域非常成熟的一類器件。

MEMS加速度計(jì)一般走電容路線，相比傳統(tǒng)電容加速度計(jì)已經(jīng)在小尺寸、低功耗和更快的頻率響應(yīng)上做得越來越好。精度上不管是內(nèi)部集成ADC還是外部配置ADC，都已經(jīng)可以做的很高。

MEMS陀螺儀則用于角速率測量，其原理與加速度計(jì)工作原理相似，陀螺儀的上層活動金屬與下層金屬形成電容。現(xiàn)在的MEMS陀螺儀在分辨率和靈敏度上都在做進(jìn)一步提升。

作為各種MEMS器件的集合，IMU除了在精度上更進(jìn)一步，低功耗的轉(zhuǎn)變尤為突出。尤其是中小型應(yīng)用，對低功耗的需求十分明顯。目前在IMU領(lǐng)域，低功耗的競爭非常激烈，如何獨(dú)立于處理器進(jìn)行檢測并保持低功耗，是現(xiàn)在每個IMU廠商都在突破的。

除此之外，為了彌補(bǔ)IMU天生因?yàn)樽允研栽谄?、誤差上的劣勢，融合其他傳感技術(shù)也是廠商們保證精準(zhǔn)運(yùn)動檢測相當(dāng)常見的一種辦法。硬件上需要將IMU與其他特色各異的傳感器進(jìn)行融合補(bǔ)足，算法層面上也需要著力去優(yōu)化零漂等問題。單一IMU總是會有缺陷的，融合傳感是未來汽車等熱門領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注的發(fā)展方向。

小結(jié)

傳感器作為感知外界信息的媒介，不管是在消費(fèi)類市場還是更高精度的應(yīng)用市場都有著不可替代的重要價值。IMU作為運(yùn)動檢測的核心傳感器，給極度依賴外部數(shù)據(jù)的系統(tǒng)提供了至關(guān)重要的輔助數(shù)據(jù)，在新興市場需求的驅(qū)動下，IMU也在融合技術(shù)路線上走得更遠(yuǎn)了。