Цитата:

Компания VectorNav Technologies анонсировала выпуск основанной на GPS высокоточной инерциальной навигационной системы (GPS/INS) VN-200, собранной методом поверхностного монтажа на подложке размером с почтовую марку. Объединив в себе высокочувствительный модуль GPS и самые современные МЭМС датчики ускорения, давления, магнитного поля и давления, VN-200 обеспечивает одновременное и надежное определение местоположения, скорости и высоты в разнообразных статических и динамических режимах работы.

Подробнее: VectorNav создала первую в мире основанную на GPS инерциальную навигационную систему размером с почтовую марку

Модуль интересный, но цена совсем не для массового применения. Самая недорогой - 500$. Обычный модуль GPS стоит на порядок дешевле. Гироскопы и того дешевле, MPU6500 ~ 1000 руб.

Но у дешевых гироскопов не удалось найти в описании самый интересный параметр. В VN-100 он обозначен как In-Run Bias Stability и составляет 10 град/час. В русскоязычной литературе называется уход или дрейф. Означает насколько можно верить системе при автономном определении угла положения (отсутствии коррекции).

С другой стороны, даже в устаревших системах навигации на основе механических гироскопов значение дрейфа на два порядка лучше. Например малогабаритная инерциальная система МИС-2 имеет уход гироплатформы по курсу 20 угловых минут / час, 0.3 градуса/час.

Систематический дрейф (уход нуля) для всех вибрационных МЭМС гироскопов является общим недостатком – это плата за малые размеры, массовое производство и дешевизну (см., например, «Нанотехнологии в электронике», Чаплыгин).

Но ведь в системе всегда присутствует акселерометр и, зная мат. модель движения объекта, алгоритмами наподобие Калмана-Кравченко параметры In-Run Bias Stability и ARW компенсируются достаточно эффективно – иначе SegWay бы не ездили, Drone квадроптеры не летали и вообще – недорогие гражданские UAV не имели бы шанса.

Более значительным представляется другой недостаток МЭМС приборов – высокий уровень шумов (Noise Density как для гироскопов, так и для акселерометров, магнитометров и т.д.), часто в сочетании с низкой чувствительностью. Например, лучшие образцы доступных гироскопов ADXRS и акселерометров ADXL производства Analog Devices, а равно и их iSensor платформы ADIS для автономной навигации за те же 100-500$, могут похвалиться шумами на уровне 0.06-0.3 мg/*Гц (акселерометры) и 0.007-0.02 °/сек/*Гц (гироскопы). Вроде бы не так уж велики эти значения – но это только на первый взгляд. Накапливаемая в алгоритме ошибка (за счет зашумлённых первичных данных о движении) столь существенна, что долговременная навигация без участия GPS или другой системы коррекции, становится невозможной.

Случайный дрейф, температурный дрейф, отклик на вибрации, нелинейность в частотном диапазоне – это следующие по релевантности параметры МЭМС гироскопов, которые нужно учитывать при разработке приборов на их основе.

AMC прав, механические приборы (а с ними волновые и оптические) зачастую обладают превосходными характеристиками на фоне вибрационных МЭМС. Но проигрывают по габаритам, энергопотреблению, стоимости, надёжности, долговечности. Не согласен, что цена модуля такая уж неподъёмная. Всё зависит от задач.

Считаю цену VN-200 GPS/INS абсолютно оправданной – для единичных изделий или когда с конечным продуктом необходимо выйти на рынок в кратчайшие сроки (а потом уже дорабатывать, доводить, переводить на «свои» рельсы).

Если грубо прикинуть время, которое нужно потратить на разработку, получится: 40-60 часов на разработку аппаратной части, 150-200 часов на написание низкоуровневых функций доступа к первичным датчикам и программную реализацию мат. модели, 150-200 часов на мат. модель (в основном рекурсивные фильтры в привязке к GPS и автокалибровка датчиков), 40-50 часов на доводку и испытания в разных условиях. А 2-3 месяца работы квалифицированного разработчика, имеющего опыт в построении подобных систем, стоят больше 900$ (не огладываясь на стоимость комплектующих). Вместе с тем, эта зарплата оправдана при последующем массовом выпуске таких модулей.

Сейчас вроде появилась недорогая альтернатива - сопроцессор SENtrace фирмы PNI Sensor Corporation. Характеристики заявлены привлекательные: погрешность на маршруте 100 м составляет до 2 м, очень низкое энергопотребление. Возможность встраивания в мобильные телефоны, что говорит о невысокой цене.

Но не ясно, не является ли это уткой. Нигде не удалось найти сколько стоит SENtrace и где его можно купить. На сайте PNI Sensor только DataSheet в виде рекламного буклета, Technical Specification или User Manual отсутствуют. Раздела заказов нет, информация о цене отсутствует. Сам сайт для корпорации малоинформативен, кроме SENtrace ничего на нем нет.