MEMS (Micro- Electro- Mechanical Systems),即微机电系统是随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来的集微型传感器执行器、信号处理与控制电路接口电路通信和电源于一体的微型机电系统。基于MEMS技术的惯性传感器是微机电系统研究和发展的最重要的方向之一,主要包括MEMS陀螺仪和加速度计。目前, GPS/ INS组合导航系统已经获得了广泛的应用.尤其在军事领域。但组成INS的惯性传感器普遍比较昂贵限制了其应用范围。随着MEMS技术的不断进步基于MEMS技术的惯性传感器性能也不断提升,当前MEMS惯性传感器的性能已达到中等精度.能满足大量战术武器的使用要求。由于MEMS惯性传感器采用集成电路的加工工艺制造而成.能够大批量生产,因此成本很低,而且体积很小.尤其适台构建微型.低成本的GPS/ INS组合导航系统.在众多的民用和军用领域具有广阔的应用前景。
MEMS陀螺与液浮激光等陀螺相比,在性能方面还有很大差距.但其性能提高的很快,目前MEMS陀螺仪的性能已达中等精度,其中微机械振动陀螺仪已被验证的分辨率约为1 ~ 100 °/h。据预测,MEMS陀螺仪的性能极限是0.01°/h,在工程上可以实现10%/h的精度。微机械加速度计的零偏稳定性已达2~ μg.工程上可以达到的精度为1x10-4g .潜在的精度还可以提高一个数量级,能够满足大量战术武器的使用要求。我国从20世纪80年代末开始了MEMS技术的研究在MEMS惯性器件方面开展了大量的研究工作取得了长足的进步。国内公开发表的文献表明.我国研制的振动轮式M EMS陀螺零偏稳定性达到70°/ h ,随机游走噪声达到30°/ hHz。但与国外发达国家相比还有一定的差距.主要体现在批量生产时性能的稳定性.器件的完好率都有待提高。MEMS-IMU ( Inertial Measurement Unit)是基于M EMS技术的惯性测量单元。它集成了硅微加速度计及硅微陀螺仪是种新型的捷联惯导系统。
MEMS- IMU继承了传统SINS (Strapdown Inertial Navigation System)的特性:完全自主式、保密性强(在军事应用领域尤为重要)不存在信号的电磁干扰、全天候机动灵活:同时,它又具有传统SINS所无法比拟的优点:尺寸小、重轻成本低、功耗小、寿命长、可靠性高动态范围宽响应速度快和便于安装调试等。因此.其研究工作日益受到重视.应用前景也越来越广阔,尤其在军事领域具有很强的应用需求是当今惯性技术发展的一一个重要方向。
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