無人機在近兩年來迅速成為熱點，很多企業(yè)也開始研究開發(fā)無人機技術。民用無人機也受到很多消費者的青睞。雖然現(xiàn)在業(yè)內的大部分玩具級飛行器都從三軸升級到六軸MEMS，但其采用的基本上是價格敏感型型號。

ADI公司亞太區(qū)微機電產品市場與應用經(jīng)理 趙延輝 先生

對此，ADI公司亞太區(qū)微機電產品市場與應用經(jīng)理趙延輝先生表達了觀點：“對于玩具級飛行器市場來說，已經(jīng)迅速從藍海轉變成紅海，競爭非常激烈，受價格的影響，很難考慮工業(yè)級的MEMS傳感器，只能暫時“忍受”在消費類移動終端上常用的價格敏感型型號。為了使用這樣的消費級產品，對飛行器的系統(tǒng)設計也提出了較高的要求，比如溫控和減震?！?/p>

而對于為何要進行溫控和減震，趙延輝先生則認為：“溫控是因為所有的MEMS器件都會有溫漂，比如零點和靈敏度都會隨著溫度變化。用戶有夏天在海南、新疆飛的，也有冬天在遼寧、黑龍江飛的，溫差幾十甚至上百度，怎么辦?很多用戶想到了全溫范圍內的溫補校正，但問題是消費類MEMS傳感器的溫漂線性度不好，必須用分段線性或二階甚至更高階的溫補校正才行，這無形中增加了很高的人力和時間成本。更頭疼的是，有些消費類器件溫度回滯特性和重復性很差，造成無法校正的問題，要把這些器件再篩選出來，成本會更高?；诖?，研發(fā)人員只能采用類似于加熱電阻的辦法來讓MEMS傳感器的環(huán)境溫度近似恒定在一個較高值來避免溫補校正。即使這樣，沒有全溫范圍內的溫補校正，還是很難保證飛行器在各種溫度條件下都能出色飛行的。而至于為什么要減震，則是因消費級的三軸加速度計和三軸陀螺儀對振動都非常敏感，在較強的振動狀態(tài)下，它們的輸出都會出現(xiàn)很大的偏差。加速度計有振動整流誤差，在振動狀態(tài)下，經(jīng)濾波后，零點還是會出現(xiàn)偏差。如下圖所示，黑色的線是一個ADI工業(yè)級雙軸加速度計在振動狀態(tài)下濾波后的結果。其它顏色的線是三軸高端消費級加速度計在振動狀態(tài)下濾波后的結果。可見即使是高端消費級加速度計在振動狀態(tài)下，各軸都會出現(xiàn)較大偏移。某些器件的某些軸向的零點偏移甚至在6g-rms的振動下達230mg，而在利用加速度算傾角的時候，這一偏差會帶來高達13度的誤差?！?/p>

“再來說說陀螺儀，它有一個指標，叫做線性加速度效應，單位是deg/sec/gee。”趙延輝先生補充道，“由單位很容易理解，就是加速度gee對陀螺輸出的影響。理想情況下，陀螺只響應轉動，但實際情況是振動加速度也會引起陀螺的輸出偏差。以ADI的工業(yè)級陀螺儀ADXRS646為例，它的這一指標為0.015 deg/sec/gee，也就是說如果振動加速度為10gee，那么輸出偏差就會達0.15deg/sec，積分10sec，角度誤差就會達1.5deg。對于消費類MEMS器件，保守的說，這一指標會比ADXRS646差至少一個數(shù)量級。由此可見，減震設計非常重要。但要注意很多減震材料在高溫下都會迅速老化的，一旦減震材料老化，出廠時的精度便很難保證了。前面在談溫控部分的時候，已經(jīng)提到，考慮溫漂問題，系統(tǒng)里還人為的引入了加熱電阻，這其實也會加速老化的?！?/p>

趙延輝先生認為，即使完成了這些復雜設計，用消費類MEMS器件還是會犧牲一定的產品性能，包括在極端情況下的穩(wěn)定性?！氨娝苤话阆M類MEMS器件都是塑料封裝的，與工業(yè)級的陶瓷封裝比，它本身就對外界溫度、濕度、壓力更敏感。在飛行器不小心墜地后，工業(yè)級MEMS器件的穩(wěn)定性和消費級MEMS器件的穩(wěn)定性還是有天壤之別的。這些也是為什么很多工業(yè)、農業(yè)、高端航拍無人機還是選用工業(yè)級MEMS器件的原因。目前，ADI的MEMS器件還是專注于滿足在各種極端條件下的產品性能，比如在震動狀態(tài)下的輸出精度，受沖擊后的產品穩(wěn)定性，瞬間超程的保護設計，全溫范圍內的重復性和穩(wěn)定性等。現(xiàn)有以及未來的內核傳感器設計都會關注以上所提到的對飛行器應用至關重要的指標。模塊化的解決方案也是我們的發(fā)展方向之一，也就是這里所提到的3軸加速度計加上3軸陀螺儀的6自由度單芯片產品。這樣的產品會在出廠前做好正交校正，非線性校正，線加速度校正，和各種指標的全溫范圍內的溫補校正等，這樣用戶可以專注在軟件開發(fā)上，最大限度的簡化硬件設計?！?/p>