MIMU

MIMU簡介

　　微型慣性測量單元（Miniature Inertial Measurement Unit，MIMU）［1］ 是一種重要的MEMS，它是由微型陀螺儀、微型加速度計(jì)，專用集成電路（ASIC）、嵌入式微機(jī)及相應(yīng)的導(dǎo)航軟件組成，可以提供運(yùn)動(dòng)載體的位置、速度和姿態(tài)信息。

　　眾所周知，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在航空、航天和航海等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，慣性技術(shù)的發(fā)展水平直接影響一個(gè)國家武器裝備現(xiàn)代化的程度。在現(xiàn)代以及可預(yù)見未來的高科技戰(zhàn)場上，強(qiáng)技術(shù)對抗的復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境迫切需要微型飛行器、微型機(jī)器人等微小型偵察設(shè)備以及大量戰(zhàn)術(shù)武器，這種需求促使慣性導(dǎo)航系統(tǒng)向低成本、微型化、低功耗的方向發(fā)展。

MIMU百科

　　微型慣性測量單元（Miniature Inertial Measurement Unit，MIMU）［1］ 是一種重要的MEMS，它是由微型陀螺儀、微型加速度計(jì)，專用集成電路（ASIC）、嵌入式微機(jī)及相應(yīng)的導(dǎo)航軟件組成，可以提供運(yùn)動(dòng)載體的位置、速度和姿態(tài)信息。

　　眾所周知，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在航空、航天和航海等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，慣性技術(shù)的發(fā)展水平直接影響一個(gè)國家武器裝備現(xiàn)代化的程度。在現(xiàn)代以及可預(yù)見未來的高科技戰(zhàn)場上，強(qiáng)技術(shù)對抗的復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境迫切需要微型飛行器、微型機(jī)器人等微小型偵察設(shè)備以及大量戰(zhàn)術(shù)武器，這種需求促使慣性導(dǎo)航系統(tǒng)向低成本、微型化、低功耗的方向發(fā)展。

　　微慣性器件的主要特點(diǎn)有：

　?。?）低成本。由于微慣性器件主要采用半導(dǎo)體或者石英材料，因此可以象制造芯片一樣大批量生產(chǎn)，從而具有很低的成本。目前僅松下（（Panasonic）公司每年就生產(chǎn)超過200萬套采用微慣性器件的汽車導(dǎo)航系統(tǒng)，而British Aerospace/Sumitamo每年生產(chǎn)超過700萬只微陀螺。（2）體積小、功耗低。由于在MIMU中己經(jīng)可以采用平面（In-plane）安裝的三軸慣性器件，美國用于CMATD（ Competent Munitions Advanced TechnologyDemonstration）項(xiàng)目的由MIMU/GPS組成的整個(gè)導(dǎo)航制導(dǎo)控制系統(tǒng)（GuidanceNavigation & Control， GNC）的體積僅為8in3（立方英寸），功耗僅為3W。目前，Draper實(shí)驗(yàn)室的用于PGM（Precision Guided Munitions）項(xiàng)目的整個(gè)GN&C系統(tǒng)體積降至4in3，并正在向2in3邁進(jìn)。（3）全固態(tài)，可靠性高，抗沖擊性好。目前國外的微慣性器件抗過載能力已經(jīng)達(dá)到20000g，并在火炮發(fā)射的制導(dǎo)炮彈中得到成功應(yīng)用。（4）精度低。目前微陀螺的漂移遠(yuǎn)大于其它類型的常規(guī)陀螺。微慣導(dǎo)系統(tǒng)在無外界輔助信息的情況下導(dǎo)航的輸出很快發(fā)散，因此在構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)，常需要其它輔助信息，來抑制系統(tǒng)定位誤差的增長。由于MIMU和GPS接收機(jī)可以做到很高的集成，因此在戰(zhàn)術(shù)武器上經(jīng)常與GPS一起構(gòu)成GPS/MIMU組合導(dǎo)航系統(tǒng)。由于微慣性器件具有上述特點(diǎn)，因此國際上有很多機(jī)構(gòu)和公司研究微慣性器件，其中主要的包括Draper實(shí)驗(yàn)室、Honeywell， JPL實(shí)驗(yàn)室、Crossbow，英國的BAE System、日本的Sumitono， Panasonic，德國的LITEF， Bosch以及各國的很多大學(xué)等。美國在這一領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，最具代表性的是Draper實(shí)驗(yàn)室，Draper實(shí)驗(yàn)室于1984年開始微慣性傳感器的研究。1995年在ERGM（Extend-Range GuidedMunition）中使用的MIMU/GPS單元體積為126in3，陀螺漂移率500（°）/h，加速度計(jì)精度20mg，功率24w，承受過載達(dá)到6500g，是第一個(gè)成功用于火炮發(fā)射制導(dǎo)彈藥的MIMU/GPS系統(tǒng)。1997年在CMATD（Competent Munitions AdvancedTechnology Demonstration）試驗(yàn)中使用的單元體積縮小為9 in3，陀螺漂移率50（°）/h，加速度計(jì)精度達(dá)到lmg，功率10w，過載達(dá)到 12500g。目前Draper實(shí)驗(yàn)室的產(chǎn)品體積進(jìn)一步減小到4砰，陀螺漂移率10（°）/h，加速度計(jì)精度100ug，過載達(dá)到20000g，功率小于3w。在美國DARPA （the Defence Advanced Research ProjectsAgency）和AFRL （ the Air Force Research Laboratory）的資助下，Draper實(shí)驗(yàn)室正在研究世界上性能最好的MIMU，目標(biāo)是陀螺漂移率達(dá)到1（°）/h，加速度計(jì)精度100ug，能承受20000g的過載，功率小于Sw，生產(chǎn)成本為1200美元。