基本介紹
- 中文名：微型慣性測量單元
- 外文名：Miniature Inertial Measurement Unit
- 特點：低成本，體積小、功耗低，精度低
微型慣性測量單元(Miniature Inertial Measurement Unit,MIMU)是一種重要的MEMS，它是由微型陀螺儀、微型加速度計，專用積體電路(ASIC)、嵌入式微機及相應的導航軟體組成，可以提供運動載體的位置、速度和姿態信息。
眾所周知，慣性導航系統以其獨特的優點，在航空、航天和航海等領域得到了廣泛的套用，慣性技術的發展水平直接影響一個國家武器裝備現代化的程度。在現代以及可預見未來的高科技戰場上，強技術對抗的複雜戰場環境迫切需要微型飛行器、微型機器人等微小型偵察設備以及大量戰術武器，這種需求促使慣性導航系統向低成本、微型化、低功耗的方向發展。
微慣性器件的主要特點有：
(1)低成本。由於微慣性器件主要採用半導體或者石英材料，因此可以象製造晶片一樣大批量生產，從而具有很低的成本。目前僅松下((Panasonic)公司每年就生產超過200萬套採用微慣性器件的汽車導航系統，而British Aerospace/Sumitamo每年生產超過700萬隻微陀螺。
(2)體積小、功耗低。由於在MIMU中己經可以採用平面(In-plane)安裝的三軸慣性器件，美國用於CMATD( Competent Munitions Advanced TechnologyDemonstration)項目的由MIMU/GPS組成的整個導航制導控制系統(GuidanceNavigation & Control, GNC)的體積僅為8in3(立方英寸)，功耗僅為3W。目前，Draper實驗室的用於PGM(Precision Guided Munitions)項目的整個GN&C系統體積降至4in3，並正在向2in3邁進。
(3)全固態，可靠性高，抗衝擊性好。目前國外的微慣性器件抗過載能力已經達到20000g，並在火炮發射的制導炮彈中得到成功套用。
(4)精度低。目前微陀螺的漂移遠大於其它類型的常規陀螺。微慣導系統在無外界輔助信息的情況下導航的輸出很快發散，因此在構成系統時，常需要其它輔助信息，來抑制系統定位誤差的增長。由於MIMU和GPS接收機可以做到很高的集成，因此在戰術武器上經常與GPS一起構成GPS/MIMU組合導航系統。
由於微慣性器件具有上述特點，因此國際上有很多機構和公司研究微慣性器件，其中主要的包括Draper實驗室、Honeywell, JPL實驗室、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等。
美國在這一領域處於領先地位，最具代表性的是Draper實驗室，Draper實驗室於1984年開始微慣性感測器的研究。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，加速度計精度20mg，功率24w，承受過載達到6500g，是第一個成功用於火炮發射制飛彈藥的MIMU/GPS系統。1997年在CMATD(Competent Munitions AdvancedTechnology Demonstration)試驗中使用的單元體積縮小為9 in3，陀螺漂移率50(°)/h，加速度計精度達到lmg，功率10w，過載達到 12500g。目前Draper實驗室的產品體積進一步減小到4砰，陀螺漂移率10(°)/h，加速度計精度100ug，過載達到20000g，功率小於3w。在美國DARPA (the Defence Advanced Research ProjectsAgency)和AFRL ( the Air Force Research Laboratory)的資助下，Draper實驗室正在研究世界上性能最好的MIMU，目標是陀螺漂移率達到1(°)/h，加速度計精度100ug，能承受20000g的過載，功率小於Sw，生產成本為1200美元。
