無人機、無人車、無人船、機器人等代表性無人系統的智能自主控制是當前自動控制領域的研究熱點，更是提升無人系統自主性和智能化水平的核心技術。自主導航技術利用對應的自主導航系統獲取無人系統自身的位置、速度及姿態信息，是實現無人系統智能自主控制必不可少的技術保障。在無線電導航、地形匹配導航、慣性導航、衛星導航、磁導航及視覺導航等眾多導航技術中，不需要依賴外界信息的慣性導航技術是目前實現無人系統自主導航的一種最強有力技術手段。

MEMS慣性導航的應用

MEMS慣性導航技術以其體積小、功耗低、重量輕及低成本等特點在多種無人系統，如無人機、無人車、無人船及機器人等系統中得到普遍應用。

1 無人機領域

在近幾年來，微小型無人機在軍用以及民用領域內發揮著越來越重要的作用，而為了實現無人機自身的定位以及定位問題，航姿測控系統發揮著至關重要的作用。航姿測控系統主要由GPS天線、GPS接收板、捷聯式磁傳感器、慣性測量單元、高度空速傳感器以及調理單元構成。傳感器的精度直接決定無人機位姿的精度，傳感器采集到的數據通過導航算法計算出無人機的位置姿態信息。目前無人機的導航主要采取將MEMS慣性導航系統與GPS組合的手段，這樣既可以提高系統精度，又可以縮短初始對準的時間。如今無人機上面搭載的導航系統精度為消費級，如Invensense MP6500的精度為2°/s，而隨著MEMS器件精度的提高以及成本的降低，未來無人機的導航精度將提高。

2 無人車領域

無人車是通過車載傳感器來感知外界環境，并且獲取車輛位置、姿態信息以及障礙物信息，從而控制車輛行駛速度、轉向以及起停等。目前谷歌、百度等公司均在開展無人車的研制工作，并已經開展道路實驗。當無人車行走到高大建筑物下，且GPS被遮擋而無法正常工作時，無人車上搭載的慣性導航系統短時間內的精度可以滿足車輛自主前行的需求。無人車上的MEMS慣性導航系統，一般精度要求較高。

3 無人船領域

由于邊境巡邏、水質勘探等任務所采取普通的艦船設備較為危險并且成本較高，致使無人船技術發展迅速。獲取無人船位置姿態信息是無人船能夠自主開展工作的重要前提。如今無人船上配備的傳感器主要有GPS，MEMS慣性導航系統及避障雷達等。隨著MEMS慣性導航系統精度的提高，慣性導航系統在無人船的位置姿態信息獲取中發揮著至關重要的作用。無人船上搭載的MEMS慣性導航系統，一般消費級的中低精度即可滿足需求。

4 機器人領域

移動機器人是一種可以自主在固定或時變環境中進行工作的自動化設備。近年來在服務業、家居、工業等領域應用廣泛。輪式機器人在應用方面與無人車相似，均通過視覺相機、MEMS慣性傳感器、激光雷達及里程計等傳感器采集數據進行導航。國內高校也對輪式機器人較早開始研究工作。在采取慣性傳感器與里程計的輪式機器人的導航過程中，MEMS慣性傳感器提供精確的姿態角，而由于輪子打滑等對慣性導航以及里程計產生影響，現大多通過視覺里程計與MEMS慣性導航組合導航，通過擴展Kalman濾波算法來進行數據融合，從而提高系統精度。

3.4 其他領域

除了上述領域外，MEMS慣性傳感器還在電子設備，如手機、平板電腦、游戲機、相機、VR眼鏡以及用于室內定位的單兵導航。目前消防員在高樓滅火時以及行動不便的老人在家的人身安全問題是社會普遍關注的問題，如果將MEMS慣性導航系統放置在探測人員身上進行導航，則可以獲得實時位置姿態信息，這樣就可以提高被監視人員的安全系數。使用MEMS慣性導航系統進行室內人員定位辦法大致有以下幾種：一種是利用MEMS加速度計對人員步伐狀態進行檢測識別，再通過磁力計檢測人員運動方向，由此來進行室內人員的定向定位。另外一種方法是采用兩個或多個MEMS慣性導航系統，安裝在人員腳部以及腰部位置，通過多個MEMS慣性導航系統修正方法來進行定位。文章來源：成都通航科技

責任編輯：PSY