Şirket Blog About ST LSM6DSOWTR Drone Uygulamaları İçin Yüksek Performanslı iNEMO 6DoF 6 Eksenli IMU

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd., ST'nin yüksek performanslı iNEMO 6DoF 6 eksenli Ataletsel Ölçüm Birimi (IMU) olan LSM6DSO ürününü tedarik etmekte ve geri dönüştürmektedir. Bu ürün, drone uygulamaları için uygundur.

Drone uçuş kontrol sistemlerinde, Ataletsel Ölçüm Birimi (IMU), duruş tahmini, stabil süzülme ve hassas navigasyon için temel bileşendir; ölçüm doğruluğu, parazit direnci, güç tüketimi ve kararlılığı, drone'un uçuş güvenliğini ve kontrol hassasiyetini doğrudan belirler. ST'nin LSM6DSO ürünü, 3 eksenli yüksek hassasiyetli bir ivmeölçer ve 3 eksenli yüksek kararlılığa sahip bir jiroskopu entegre eden yüksek performanslı bir iNEMO 6DoF altı eksenli Ataletsel Ölçüm Birimidir. Üstün algılama performansı, ultra düşük güç tüketimi, sağlam titreşim önleyici tasarımı ve kenar zeka yetenekleri ile tüketici sınıfı ve endüstriyel sınıf küçük ve orta ölçekli dronların uçuş kontrol sistemleri için tercih edilen algılama çipi haline gelmiştir ve karmaşık çalışma koşulları altında dronların hareket algılama ve duruş kontrol gereksinimlerini mükemmel bir şekilde karşılamaktadır.

I. LSM6DSO Çipinin Temel Mimari ve Temel Donanım Parametreleri

LSM6DSO , ST'nin kanıtlanmış MEMS (Mikro-Elektro-Mekanik Sistemler) sensör teknolojisini kullanır ve 3D ivmeölçer ile 3D jiroskopun monolitik entegrasyonunu içerir. Harici yardımcı sensör birimleri gerektirmez, bu da tek bir çipin altı serbestlik dereceli hareket verilerini yakalamasını sağlar. Bu, İHA uçuş kontrol donanım mimarisini önemli ölçüde basitleştirir, devre kartı boyutunu azaltır ve genel güç tüketimini ve donanım maliyetlerini düşürür. Çip, kompakt bir LGA-14 paket kullanır, mükemmel termal kararlılık ve mekanik titreşim direnci sunar, bu da onu yüksek frekanslı titreşimler ve değişen yüksek ve düşük sıcaklıklarla karakterize edilen drone uçuş koşulları için uygun hale getirir. Ayrıca, büyük ölçekli seri üretim gereksinimlerini karşılayan otomatik yeniden akış lehimleme işlemlerini destekler.

Temel donanım parametreleri, drone uçuş kontrol senaryoları için hassas bir şekilde ayarlanmıştır. Anahtar parametreler aşağıdaki gibidir:

- Jiroskop performansı: Çoklu aralık anahtarlamayı destekler, ölçüm aralığı ±125 dps ile ±2000 dps arasındadır. Bu, düşük hızlı stabil süzülme, yüksek hızlı manevralar ve hızlı dönüşler dahil olmak üzere çeşitli uçuş durumlarını karşılar. Yüksek aralık modu, aşırı uçuş duruşu değişikliklerini doğru bir şekilde yakalar, dinamik ölçüm doygunluğu sorunlarını ortadan kaldırır; Tam diferansiyel okuma zinciri ve simetrik mekanik yapı ile donatılmış, titreşim parazitini etkili bir şekilde bastırır ve uçuş titreşimlerinden kaynaklanan ölçüm hatalarını azaltır.

- İvmeölçer performansı: Çoklu aralık ivme algılamayı destekler, drone'un dikey yükseliş ve inişindeki, yatay çevirisindeki ve duruş eğimindeki doğrusal hareket değişikliklerinin hassas algılanmasını sağlar, irtifa telafisi, konum düzeltmesi ve duruş referansı kalibrasyonu için doğru veri desteği sağlar.

- Ultra düşük güç tüketimi tasarımı: 0,55 mA kadar düşük çalışma akımı ve son derece düşük bekleme güç tüketimi, geleneksel IMU çiplerine kıyasla güç kaybını önemli ölçüde azaltır, drone'un uçuş süresini etkili bir şekilde uzatır ve hafif, uzun menzilli dronların tasarım gereksinimlerini mükemmel bir şekilde karşılar.

- Yüksek hızlı iletişim arayüzleri: Standart olarak çift I²C/SPI iletişim arayüzleri ile donatılmış, yüksek iletim hızları ve düşük veri gecikmesi özelliklerine sahiptir, atalet sensörü verilerini gerçek zamanlı olarak uçuş kontrol cihazının ana ünitesine iletebilir, dronlardaki yüksek frekanslı duruş hesaplamaları için gerçek zamanlı gereksinimleri karşılar; özel bir yardımcı SPI arayüzü, bağımsız olarak titreşim önleyici veri çıkışı yapabilir, bu da hava fotoğrafçılığı dronlarındaki görüntü sabitleme sistemleri için uygundur.

II. Drone Uygulamaları İçin LSM6DSO Ürününün Temel Değeri

1. Karmaşık uçuş koşulları için uygun, güçlü parazit önleme yetenekleri ve yüksek kararlılık

Drone uçuşu sırasında, yüksek frekanslı motor titreşimleri, hava akışı bozuklukları ve dış ortamdaki aşırı sıcaklık dalgalanmaları gibi birden fazla parazit kaynağı, standart IMU'ların duruş hesaplamalarında veri kaymasına ve bozulmasına kolayca neden olabilir. LSM6DSO , optimize edilmiş bir MEMS mekanik mimarisi ve diferansiyel sinyal toplama teknolojisi kullanır, olağanüstü titreşim bastırma ve sıcaklık kararlılığı sunar. Uçuş titreşimlerinden ve çevresel sıcaklık dalgalanmalarından kaynaklanan ölçüm gürültüsünü etkili bir şekilde filtreler, sıfır noktası kayması hatalarını önemli ölçüde azaltır. Yüksek hızlı uçuş, keskin dönüşler ve alçak irtifa türbülansı gibi karmaşık senaryolarda bile sensör verilerinin sürekliliğini ve doğruluğunu korur, stabil drone duruşunu sağlar ve kayma, devrilme ve kontrol kaybı gibi sorunları önler.

2. Uçuş kontrol cihazının ana işlemcisi üzerindeki yükü azaltmak için yerleşik kenar bilgi işlem yetenekleri

Çip, ST'nin özel Sonlu Durum Makinesi (FSM) ve Makine Öğrenmesi Çekirdeği (MLC) ile donatılmıştır ve sensör düzeyinde kenar bilgi işlemeyi destekler. Uçuş kontrol cihazının ana işlem gücüne dayanmadan, hareket durumu tanıma, duruş anormalliği tespiti ve titreşim verileri analizi gibi ön işleme görevlerini doğrudan çip içinde gerçekleştirebilir. Yalnızca ham veri çıkışı yapan geleneksel IMU'larla karşılaştırıldığında, LSM6DSO doğrudan yapılandırılmış duruş değerlendirme sonuçları verebilir. Bu, ana kontrol cihazının veri işleme yükünü önemli ölçüde azaltır, uçuş kontrol sisteminin yanıt hızını artırır ve aynı zamanda uçağın genel güç tüketimini düşürür, bu da hafif İHA'ların basitleştirilmiş ana kontrol cihazı yapılandırmaları için uygundur.

3. Düşük gecikme ve yüksek yenileme hızı, sorunsuz uçuş kontrolü sağlar

Drone duruş ayarlaması, milisaniye düzeyinde veri yanıtı gerektirir; aşırı gecikme kontrol gecikmesine ve sarsıntılı uçuşa neden olabilir. LSM6DSO , ultra yüksek veri çıkış yenileme hızına ve yüksek hızlı bir SPI iletim arayüzüne sahiptir, bu da atalet verilerinin gerçek zamanlı olarak toplanmasını, hızlı iletilmesini ve senkron olarak güncellenmesini sağlar. Uçuş kontrol algoritmalarıyla birleştirildiğinde, yüksek frekanslı kapalı döngü duruş ayarlamasına olanak tanır, bu da daha sorunsuz süzülme, daha hassas dönüş ve daha duyarlı kontrol ile sonuçlanır, böylece uçuş kontrol deneyimini ve uçuş kararlılığını önemli ölçüde artırır.

4. Kompakt ve hafif, dronların aşırı entegrasyon gereksinimlerini karşılar

Küçük hava fotoğrafçılığı dronları, FPV yarış dronları ve taşınabilir denetim dronları, gövde alanı ve ağırlık üzerinde sıkı gereksinimler getirir. LSM6DSO , kompakt ve son derece hafif olan LGA-14 mikro paketini kullanır. Bu, uçuş kontrol kartındaki alan tasarrufunu en üst düzeye çıkarır ve uçağın toplam ağırlığını azaltır, sensör performansından ödün vermeden hafif ve kompakt drone tasarımlarını kolaylaştırır. Çeşitli tüketici sınıfı ve küçük endüstriyel dronların donanım entegrasyon gereksinimleri için uygundur.

III. Drone Sektöründe LSM6DSO Ürününün Tipik Uygulama Senaryoları

1. Temel Uçuş Duruş Stabilizasyon Kontrolü

Uçuş kontrol sisteminin temel algılama birimi olarak, LSM6DSO , drone'un üç eksenli açısal hız ve üç eksenli ivme verilerini gerçek zamanlı olarak toplar. Duruş hesaplama algoritmaları aracılığıyla, otomatik süzülme, yatay kalibrasyon ve duruş dengeleme ayarını destekleyen hassas sapma, yuvarlanma ve sapma açısı bilgileri verir. Stabil drone uçuşunun temel çekirdeğini oluşturur ve GPS'siz ortamlarda duruş kontrol sorunlarını etkili bir şekilde çözer.

2. Hava Fotoğrafçılığı Görüntü Sabitleme ve Görsel Yardım

Hava fotoğrafçılığı dronlarının görüntüleme gereksinimlerini karşılamak için çip, Elektronik Görüntü Sabitleme (EIS) ve Optik Görüntü Sabitleme (OIS) sistemlerinin çalışmasını desteklemek üzere bağımsız olarak yüksek hassasiyetli atalet verileri verebilir. Uçuş titreşimlerinden ve manevralar sırasında eğimden kaynaklanan görüntü kaymalarını gerçek zamanlı olarak telafi eder, hava videolarının ve fotoğraflarının netliğini ve kararlılığını etkili bir şekilde artırır ve tüketici sınıfı hava fotoğrafçılığı dronlarının görüntü optimizasyon ihtiyaçlarını karşılar.

3. Akıllı Uçuş ve Durum İzleme

Yerleşik MLC makine öğrenmesi çekirdeğinden yararlanarak, çip, drone'un hareket durumunun akıllı tanınmasını sağlar, süzülme, uçuş, dalış, yuvarlanma ve ani duruşlar gibi manevraları doğru bir şekilde tanımlar, böylece akıllı irtifa tutma, sabit nokta süzülme ve rota uçuşu gibi akıllı işlevleri destekler. Aynı zamanda, motor titreşimlerindeki ve gövde duruşu sapmalarındaki anormallikleri gerçek zamanlı olarak izleyebilir, uçuş durumu tahmini ve anormallik uyarıları sağlayarak drone uçuş güvenliğini artırır.

4. Yardımcı Navigasyon ve Konum Düzeltme

Zayıf GPS sinyalleri, kapalı alanlar, yoğun ormanlar veya kentsel binaların sinyal engellemesine neden olduğu karmaşık navigasyon senaryolarında, LSM6DSO , GPS/Beidou'yu konum düzeltmesinde desteklemek için bağımsız olarak hassas atalet navigasyon verileri sağlayabilir. Bu, uydu navigasyonundaki sinyal kör noktalarını telafi eder, böylece dronların kapalı alan uçuşu, alçak irtifa operasyonları ve karmaşık ortamlarda denetimler sırasında navigasyon doğruluğunu ve operasyonel kararlılığını artırır.

IV. Drone Uygulamaları İçin LSM6DSO Ürününün Temel Değeri

Aynı sınıftaki diğer altı eksenli IMU çiplerine kıyasla, ST LSM6DSO , drone uygulamalarında dört temel avantaja sahiptir: performans, güç tüketimi, zeka ve maliyet. Birincisi, yüksek hassasiyeti, düşük kayması ve güçlü titreşim direnci, drone'ların karmaşık uçuş koşullarına mükemmel şekilde uyar, uçuş kararlılığını ve güvenliğini önemli ölçüde artırır; İkincisi, ultra düşük güç tüketimi tasarımı, drone'un uçuş menzilini etkili bir şekilde uzatır, hafif dronların temel gereksinimlerini karşılar; üçüncüsü, yerleşik kenar bilgi işlem yetenekleri, uçuş kontrol algoritmalarının geliştirilmesini basitleştirir, ana kontrol donanımı için giriş engellerini düşürür ve Ar-Ge maliyetlerini azaltır; dördüncüsü, kompakt ambalajı, çeşitli drone donanım yapılandırmalarına entegrasyonu kolaylaştırır, performansı seri üretim fizibilitesi ile dengeler.

Bu kapsamlı avantajlar sayesinde, LSM6DSO , tüketici sınıfı hava fotoğrafçılığı dronları, yarış dronları, küçük endüstriyel denetim dronları ve kapalı alan güvenlik dronları dahil olmak üzere bir dizi üründe yaygın olarak benimsenmiştir. Küçük ve orta ölçekli dronların uçuş kontrol sistemlerinde uygun maliyetli, yüksek güvenilirliğe sahip altı eksenli atalet ölçüm birimleri için tercih edilen seçenektir.