Blog về công ty ST LSM6DSO IMU 6 trục hiệu suất cao cho các ứng dụng máy bay không người lái

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. cung cấp và tái chế STLSM6DSOĐơn vị đo quán tính 6 trục hiệu suất cao (IMU), được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng máy bay không người lái.

Trong các hệ thống điều khiển chuyến bay máy bay không người lái, Inertial Measurement Unit (IMU) là cảm biến cốt lõi chịu trách nhiệm ước tính thái độ, lơ lửng ổn định và quỹ đạo bay; độ chính xác, ổn định,tiêu thụ năng lượng và tốc độ phản ứng trực tiếp quyết định an toàn bay và khả năng cơ động của máy bay không người lái. STLSM6DSOlà một IMU 6 trục từ loạt iNEMO, được tối ưu hóa cho các kịch bản chuyển động chính xác cao. Nó tích hợp một máy tăng tốc kỹ thuật số 3 trục chính xác cao và một kính quay kỹ thuật số tốc độ cao 3 trục.Với tiếng ồn cực thấp, tiêu thụ năng lượng cực thấp, hoạt động ổn định trong phạm vi nhiệt độ rộng và tích hợp cao, nó hoàn toàn phù hợp với các yêu cầu của hệ thống điều khiển chuyến bay cấp tiêu dùng,Máy bay không người lái chụp ảnh trên không hạng công nghiệp và nhỏ, làm cho nó trở thành thành phần cốt lõi được ưa thích cho cảm biến thái độ máy bay không người lái.

Tôi.LSM6DSOKiến trúc cốt lõi và thông số kỹ thuật phần cứng cơ bản

LSM6DSO áp dụng thiết kế hệ thống trong gói (SiP) một con chip, tích hợp chặt chẽ máy đo tốc độ ba trục và kính vòng xoáy ba trục.Bằng cách loại bỏ cấu trúc dư thừa của cấu hình đa chip, nó làm giảm đáng kể không gian chiếm đóng trên bảng, phù hợp với xu hướng về thiết kế phần cứng nhẹ và nhỏ gọn trong máy bay không người lái.Thiết bị sử dụng một gói siêu nhỏ gọn 14-VFLGA có kích thước 2.5 mm × 2,5 mm × 0,76 mm, cân bằng kích thước nhỏ gọn với sự ổn định cấu trúc và phù hợp với các yêu cầu bố trí phần cứng của các mô hình máy bay không người lái khác nhau, bao gồm cả máy bay không người lái FPV vi mô,Máy bay không người lái chụp ảnh từ không và máy bay không người lái kiểm tra công nghiệp.

Về phạm vi đo lõi và các thông số điện,LSM6DSOđược điều chỉnh tinh tế để phù hợp với các điều kiện bay phức tạp của máy bay không người lái, cung cấp khả năng thích nghi tham số đặc biệt:

- Phạm vi phát hiện có thể được cấu hình linh hoạt thông qua phần mềm: máy đo tốc độ ba trục hỗ trợ chuyển đổi nhiều cấp độ giữa ± 2g, ± 4g, ± 8g và ± 16g,bao gồm các yêu cầu phát hiện gia tốc cho các điều kiện hoạt động khác nhau như lơ lửng ổn định, leo lên nhanh, lặn, các vòng quay cơ động và bay gồ ghề; Máy quay ba trục hỗ trợ năm dải vận tốc góc từ ± 125 dps đến ± 2000 dps,có khả năng đáp ứng các yêu cầu về điều chỉnh tinh chỉnh thái độ ở tốc độ thấp trong chuyến bay thông thường, cũng như các kịch bản phát hiện tốc độ góc cao như cuộn tốc độ cao và các động tác cực đoan trong máy bay không người lái đua FPV.

- Hoạt động ổn định trong một phạm vi điện áp và nhiệt độ rộng: điện áp cung cấp chính tương tự dao động từ 1,71 V đến 3,6 V, trong khi các cổng I/O được cung cấp một cách độc lập ở 1,62 V,phù hợp với các biến động điện áp điển hình của các nguồn cung cấp năng lượng pin lithium-ion của máy bay không người lái; phạm vi nhiệt độ hoạt động trải dài từ 40 °C đến + 85 °C, cho phép mô-đun chịu được nhiệt độ thấp ở độ cao cao, nhiệt độ cao từ ánh sáng mặt trời trực tiếp bên ngoài,và biến động nhiệt độ trong môi trường trường phức tạp, do đó đảm bảo hiệu suất cảm biến ổn định trong tất cả các kịch bản bay.

- Tương thích với nhiều giao diện truyền thông tốc độ cao: hỗ trợ bản địa cho giao diện tốc độ cao I2C, SPI và MIPI I3C 1.1.trong khi cũng có một kênh SPI phụ trợ chuyên dụng có khả năng phát ra độc lập dữ liệu cảm biến chống rungĐiều này đáp ứng các yêu cầu liên lạc cho truyền dữ liệu tốc độ cao và bù chống rung động thời gian thực trong các hệ thống điều khiển chuyến bay máy bay không người lái,và tương thích với các giao thức liên lạc của chip điều khiển chuyến bay thông thường.

II. Ưu điểm hiệu suất chính củaLSM6DSOĐược thiết kế cho các ứng dụng máy bay không người lái

1. Tiếng ồn cực thấp và độ chính xác cao, đảm bảo tính toán vị trí chính xác

Các vấn đề như trượt bay, lệch thái độ và lơ lửng trong máy bay không người lái phần lớn là do tiếng ồn quá mức và biến dạng dữ liệu trong các cảm biến IMU.LSM6DSOsử dụng công nghệ MEMS tiên tiến của ST (Hệ thống vi điện cơ học) và các thuật toán xử lý tín hiệu độc quyền,cho phép cả gyroscopes và máy đo tốc độ đạt được các đặc điểm tiếng ồn cực thấp, do đó làm giảm hiệu quả nhiễu jitter trong dữ liệu thô. Thiết bị xuất dữ liệu quán tính với tính tuyến tính cao và trục xuất không thấp. Khi kết hợp với các thuật toán điều khiển chuyến bay, nó có thể tạo ra các kết quả tương tự.điều này cho phép tính toán thái độ chính xác cao, giảm đáng kể sự trôi dạt tích lũy trong các chuyến bay máy bay không người lái kéo dài. Nó hiệu quả cải thiện sự ổn định lơ lửng và độ chính xác đường bay,trong khi loại bỏ các vấn đề như rung máy ảnh và lệch bay không kiểm soát.

2. tiêu thụ năng lượng cực kỳ thấp, mở rộng độ bền bay drone

Độ bền bay là một thước đo hiệu suất cốt lõi cho máy bay không người lái, và mức tiêu thụ năng lượng của các cảm biến trực tiếp ảnh hưởng đến độ bền tổng thể của máy bay.Trong chế độ hợp tác hiệu suất cao, trong đó cả máy đo tốc độ và kính quay đồng thời hoạt động, LSM6DSO chỉ thu được 0.55 mA. Nó cũng hỗ trợ chế độ năng lượng thấp, cho phép theo dõi chuyển động quanh giờ với mức tiêu thụ năng lượng tối thiểu.tiêu thụ năng lượng của nó giảm đáng kể. Không ảnh hưởng đến hiệu suất cảm biến, nó có hiệu quả giảm thiểu mất điện trong hệ thống điều khiển chuyến bay,kéo dài đáng kể thời gian bay của máy bay không người lái nhỏ chạy bằng pin lithium với một lần sạc, và đáp ứng các yêu cầu tối ưu hóa thời gian bay của máy bay không người lái di động cấp tiêu dùng.

3- Cảm biến thông minh tích hợp cao, đơn giản hóa việc phát triển và thiết kế điều khiển chuyến bay

CácLSM6DSOcó bộ đệm dữ liệu động 9 KB tích hợp trong FIFO, máy trạng thái hữu hạn (FSM) và lõi học máy (MLC), hỗ trợ xử lý cảm biến thông minh ở cạnh.Nó có thể thực hiện dữ liệu chuyển động cơ bản xử lý trước, lưu trữ dữ liệu và phát hiện bất thường trên chip, loại bỏ sự cần thiết cho chip điều khiển chính phải thường xuyên tham gia vào các tính toán dữ liệu,do đó làm giảm đáng kể khối lượng tính toán trên MCU điều khiển chuyến bay. Hơn nữa, thiết bị hỗ trợ các chức năng như phát hiện thái độ 6D, phát hiện té ngã, báo thức chuyển động và ngắt một lần / nhấp hai lần.Nó có thể được điều chỉnh trực tiếp để phát triển các tính năng máy bay không người lái bao gồm cả khóa thái độ, bảo vệ té, cảnh báo trạng thái bay và trạng thái bất thường, do đó đơn giản hóa quy trình phát triển chương trình điều khiển bay và rút ngắn chu kỳ lặp lại sản phẩm.

4Chống nhiễu mạnh mẽ, phù hợp với điều kiện bay phức tạp

Các chuyến bay không người lái ngoài trời dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu loạn không khí, nhiễu điện từ và rung động cơ thể máy bay, đặt ra yêu cầu cực kỳ cao về sự ổn định của cảm biến.LSM6DSOđã trải qua hiệu chuẩn nghiêm ngặt cho độ kháng rung động và nhiễu điện từ và có một cơ chế lọc phần cứng tích hợp.Nó có hiệu quả lọc ra nhiễu nhiễu gây ra bởi rung động động cơ và nhiễu loạn không khí, đảm bảo độ chính xác của dữ liệu cảm biến trong các điều kiện phức tạp như thao tác tốc độ cao, nhiễu loạn ở độ cao thấp và gió mạnh ở độ cao cao,do đó ngăn ngừa các vấn đề an toàn như mất kiểm soát chuyến bay và bất ổn thái độ do biến dạng dữ liệu.

III. Các kịch bản ứng dụng cơ bản choLSM6DSOtrong Drones

Nhờ lợi thế kết hợp của nó về độ chính xác cao, tiêu thụ năng lượng thấp và sự ổn định cao,LSM6DSOđáp ứng đầy đủ các yêu cầu cảm biến điều khiển bay của tất cả các loại máy bay không người lái, với một loạt các kịch bản ứng dụng chính:

- Máy bay không người dùng cấp độ chụp ảnh: cảm biến thái độ chính xác đảm bảo lơ lửng ổn định và theo dõi đường bay chính xác; kết hợp với SPI độc lập anti-shake dữ liệu đầu ra,nó cho phép ổn định hình ảnh điện tử cho chụp ảnh từ không, nâng cao chất lượng hình ảnh; Tiêu thụ năng lượng thấp của nó có hiệu quả kéo dài độ bền bay cho chụp ảnh từ không.

- Máy bay không người lái đua nhỏ: Phạm vi tốc độ góc cực rộng của gyroscope có thể chứa các cuộn tốc độ cao, các vòng xoay cực đoan và các thao tác khác,trong khi giao diện truyền thông tốc độ cao cho phép phản hồi dữ liệu thái độ ở mức độ millisecond, đáp ứng các yêu cầu bay năng động cao của máy bay không người lái đua.

- Máy bay không người lái kiểm tra công nghiệp: phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng thích nghi với nhiệt độ cao và thấp ngoài trời và môi trường thực địa phức tạp;đầu ra dữ liệu ổn định cao đảm bảo chuyến bay và tuần tra tuyến đường chính xác tại các kịch bản như kiểm tra đường dây điện, tuần tra an ninh, và giám sát nông nghiệp và lâm nghiệp.

- Máy bay không người lái giáo dục và đào tạo: Sự tích hợp cao và dễ dàng phát triển làm giảm chi phí phần cứng và sự phức tạp của thiết bị đào tạo,trong khi hiệu suất cảm biến ổn định đáp ứng các yêu cầu cho các cuộc biểu diễn thái độ hướng dẫn và đào tạo bay.

IV. Tóm lạiLSM6DSOGiá trị ứng dụng

Là một IMU 6 trục được tối ưu hóa đặc biệt cho các ứng dụng thể thao hiệu suất cao, STLSM6DSOđáp ứng chính xác các yêu cầu cốt lõi của máy bay không người lái: “chính xác cao, tiêu thụ năng lượng thấp, kích thước nhỏ gọn và ổn định cao.Khả năng phát hiện tiếng ồn cực thấp, kiểm soát tiêu thụ năng lượng cực đoan và tính năng xử lý cạnh thông minh không chỉ giải quyết các điểm khó khăn của ngành liên quan đến IMU máy bay không người lái truyền thống, chẳng hạn như trôi dạt đáng kể,tiêu thụ điện năng cao và khả năng chống nhiễu yếu, nhưng cũng giảm đáng kể chi phí thiết kế phần cứng và phát triển phần mềm tổng thể thông qua tích hợp cao và giao diện đa tương thíchCho dù cho máy bay không người lái hạng tiêu dùng nhẹ hoặc máy bay không người lái hạng công nghiệp rất đáng tin cậy, LSM6DSO đóng vai trò là một cảm biến thái độ cốt lõi, cung cấp hỗ trợ kỹ thuật mạnh mẽ cho chuyến bay ổn định,điều khiển chính xác và điều khiển gió thông minhĐây là giải pháp IMU hiệu suất cao được ưa thích để nâng cấp và lặp lại hệ thống kiểm soát bay máy bay không người lái.