مدونة الشركة حول ST LSM6DSV16X مستشعر حركة سداسي المحاور مع ذكاء اصطناعي مدمج ودمج مستشعرات لتطبيقات الطائرات بدون طيار

شركة شنتشن مينغجيا دا للإلكترونيات المحدودة توفر وتعيد تدوير وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) ذات المحاور الستة ST LSM6DSV16X، والتي تتميز بقدرات الذكاء الاصطناعي المدمجة ودمج المستشعرات، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات الطائرات بدون طيار.I. بنية معمارية أساسية لوحدة LSM6DSV16X: استشعار عالي الدقة بستة محاور، محسّن لسيناريوهات طيران الطائرات بدون طيار الديناميكية

تستخدم وحدة LSM6DSV16X بنية ST من الجيل التالي ذات القنوات المستقلة ثلاثية النوى، والتي تدمج مقياس تسارع رقمي ثلاثي المحاور وجيروسكوب رقمي ثلاثي المحاور. وهي تلتقط بيانات الطيران الأساسية في وقت واحد - بما في ذلك الحركة الخطية وزاوية الميل وتغيرات السرعة الزاوية - عبر ستة أبعاد استشعار، مع تحسين أداء الأجهزة بالكامل لخصائص تشغيل الطائرات بدون طيار، مثل المناورات عالية السرعة والتحويم الديناميكي وانتقالات الوضع السريعة. مقارنة بوحدات القياس بالقصور الذاتي التقليدية ذات الستة محاور، تتميز هذه الشريحة بقنوات معالجة مخصصة لتفاعل المستخدم وتثبيت الصورة البصري وتثبيت الصورة الإلكتروني. تسمح كل قناة بتكوين مستقل لمعلمات المرشح ومعدلات أخذ العينات وأنماط التشغيل، مما يخفف بشكل فعال من تداخل البيانات ويضمن نقاء البيانات واستقرارها في ظل ظروف الطيران المعقدة.II. وحدة LSM6DSV16X مع قوة حوسبة الذكاء الاصطناعي المدمجة: إدراك الحركة المستقلة على الحافة، وتقليل العبء على وحدة التحكم في الطيران

تكمن الميزة التفاضلية الأكثر أهمية لوحدة LSM6DSV16X في دمجها لنواة تعلم آلي مدمجة (MLC 2.1) والإصدار 2.0 من آلة الحالة المحدودة (FSM)، مما يجعلها شريحة استشعار ذكية حقًا للذكاء الاصطناعي تحول بشكل أساسي نموذج تشغيل الطائرات بدون طيار التقليدي، حيث "تجمع المستشعرات البيانات وتقوم الوحدة الرئيسية بالمعالجة على نطاق واسع". تعتمد أنظمة التحكم في طيران الطائرات بدون طيار التقليدية على شريحة التحكم الرئيسية لإجراء حسابات معقدة مثل إزالة ضوضاء بيانات القصور الذاتي واستخراج الميزات وتحديد حالة الحركة. هذا لا يستهلك قدرًا كبيرًا من قوة معالجة الوحدة الرئيسية فحسب، بل يتسبب أيضًا في تأخيرات في نقل البيانات ومعالجتها، مما يؤثر على أوقات استجابة الطيران.III. تقنية دمج المستشعرات الأصلية لوحدة LSM6DSV16X: حل مشكلة انحراف وضع الطائرات بدون طيار وتعزيز دقة الملاحة

يتمثل التحدي الأساسي في التحكم في طيران الطائرات بدون طيار في أن بيانات القصور الذاتي من مصدر واحد عرضة للتداخل من درجة الحرارة وتيارات الهواء والاهتزازات الميكانيكية. يمكن أن يؤدي الطيران المطول إلى انحراف شديد في الوضع، مما يؤدي إلى انحرافات في التحويم وانحرافات في المسار وعدم استقرار في الوضع. تدمج وحدة LSM6DSV16X محرك ST الخاص لدمج المستشعرات منخفض الطاقة (SFLP)، والذي يمكنه إجراء دمج ومعايرة بيانات القصور الذاتي ذات الستة محاور في الوقت الفعلي بشكل مستقل دون الحاجة إلى خوارزميات دمج خارجية أو قوة حوسبة من الوحدة الرئيسية.

تمكن قدرة دمج المستشعرات هذه من المعايرة التكميلية في الوقت الفعلي لبيانات مقياس التسارع والجيروسكوب، وتعويض الأخطاء الناتجة عن انحراف درجة الحرارة والاهتزازات الميكانيكية والتداخل البيئي تلقائيًا، مع تحسين نتائج حساب الوضع ديناميكيًا لإخراج بيانات زاوية الميل والانعراج والانحراف عالية الدقة باستمرار. مقارنة بحلول خوارزميات الدمج الخارجية التقليدية، يستهلك محرك الدمج الأصلي للشريحة طاقة أقل، ويستجيب بشكل أسرع، ويوفر استقرارًا أكبر. وهو يقمع بشكل فعال انحراف الوضع أثناء رحلات الطائرات بدون طيار المطولة، مما يعزز بشكل كبير دقة التحويم واستقرار مسار الطيران ودقة الموضع. علاوة على ذلك، يدعم محرك الدمج التكوين الذاتي التكيفي (ASC)، والذي يتحول تلقائيًا بين أوضاع الترشيح ودقة الحساب بناءً على ظروف الطيران، مما يوازن بين سرعة الاستجابة في سيناريوهات المناورة عالية السرعة والاستقرار أثناء التحويم منخفض السرعة.توفر وحدة LSM6DSV16X تكيفًا شاملاً للأجهزة، وتدعم واجهات اتصال متعددة بما في ذلك I2C و SPI و I3C 1.1 و TDM. وهي متوافقة مع معماريات التحكم في طيران الطائرات بدون طيار الرئيسية ويمكن تكييفها بسرعة لتلبية متطلبات تطوير الأجهزة لمختلف نماذج الطائرات بدون طيار، مثل الطائرات الاستهلاكية للتصوير الجوي، وطائرات حماية المحاصيل الزراعية، وطائرات الفحص الصغيرة، مما يقلل من دورات البحث والتطوير وتكاليف التكيف. تدمج الشريحة مجموعة شاملة من وظائف اكتشاف أحداث الأجهزة، وتدعم ميزات المقاطعة القابلة للتكوين مثل توجيه الوضع 6D/4D، واكتشاف التأثير العالي/المنخفض للقوة G، ومشغلات الاستيقاظ/النوم. تساعد هذه الميزات الطائرات بدون طيار في تنفيذ ميزات السلامة مثل إنذارات الوضع غير الطبيعي، والحماية من السقوط، ووضع السكون عند إيقاف التشغيل، مما يعزز سلامة الطيران.

من حيث الموثوقية، تستخدم الشريحة عملية تغليف MEMS ناضجة وتتمتع بمقاومة ممتازة للاهتزاز والصدمات وتقلبات درجات الحرارة. يمكنها التكيف مع ظروف طيران الطائرات بدون طيار المعقدة مثل درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة في الهواء الطلق، واضطرابات الهواء، والاهتزازات الميكانيكية، مع استقرار الحصول على البيانات ومعالجتها يتجاوز بكثير وحدات القياس بالقصور الذاتي الاستهلاكية القياسية. علاوة على ذلك، تدعم الشريحة وضع الاستعداد فائق الانخفاض في استهلاك الطاقة وتنظيم استهلاك الطاقة الديناميكي، وتبديل أوضاع التشغيل بذكاء وفقًا لحالة طيران الطائرة بدون طيار لتقليل استهلاك الطاقة الإجمالي بشكل فعال وزيادة مدة طيران الطائرة بدون طيار.بالاستفادة من ثلاث قدرات أساسية - الاستشعار عالي الدقة، ومعالجة الذكاء الاصطناعي للحافة، ودمج المستشعرات الأصلي - تعزز وحدة LSM6DSV16X بشكل شامل التحكم في طيران الطائرات بدون طيار والترقيات الذكية، وتغطي مجموعة واسعة من سيناريوهات التطبيق الأساسية:

1. تثبيت الوضع عالي الدقة: من خلال دمج بيانات المحاور الستة والمعايرة المستمرة للأخطاء، يمكّن النظام من التحويم الدقيق والانعطاف السلس والوضع المستقر أثناء المناورات عالية السرعة، مما يلغي اهتزازات الطيران والانحراف، ويعزز بشكل كبير استقرار اللقطات الجوية واستجابة ضوابط الطيران.

2. حل تحكم طيران ذكي وخفيف الوزن: يقوم الذكاء الاصطناعي على الجهاز تلقائيًا بإجراء التعرف على حالة الحركة وحساب الوضع، مما يقلل من الحمل الحسابي على وحدة التحكم الرئيسية في الطيران ويسهل تطوير تصميمات طائرات بدون طيار مدمجة وخفيفة الوزن، وبالتالي تلبية متطلبات البحث والتطوير للطائرات الاستهلاكية المحمولة.4. ملاحة دقيقة للمسار: يخرج باستمرار بيانات وضع مستقرة وعالية الدقة؛ بالاقتران مع الأجهزة الخارجية مثل GPS وأجهزة قياس الارتفاع، فإنه يمكّن ملاحة دمج المستشعرات المتعددة، مما يعزز دقة واستقرار الطيران الثابت للطائرة بدون طيار، والطيران المساري، ووظائف العودة التلقائية إلى المنزل.

5. التكيف الذكي مع سيناريوهات الطيران: من خلال نماذج الذكاء الاصطناعي القابلة للتخصيص، فإنه يمكّن الوظائف الذكية مثل التحكم بالإيماءات وتتبع الحركة والتبديل بين أوضاع الطيران بناءً على السيناريو، مما يثري سيناريوهات التطبيق الذكية للطائرة بدون طيار.تتغلب وحدة ST LSM6DSV16X على القيود الوظيفية لوحدات القياس بالقصور الذاتي التقليدية ذات الستة محاور من خلال دمج ثلاث قدرات أساسية: استشعار القصور الذاتي عالي الدقة، وحوسبة الذكاء الاصطناعي المدمجة للحافة، ودمج المستشعرات الأصلي منخفض الطاقة. فهي لا تعالج نقاط الألم الصناعية مثل انحراف وضع الطيران وعدم استقرار الطائرات بدون طيار، بل تقلل أيضًا من تكاليف الأجهزة والخوارزميات لأنظمة التحكم في الطيران من خلال المعالجة الذكية على الجهاز. بفضل دقتها العالية واستهلاكها المنخفض للطاقة واستقرارها العالي وسهولة دمجها، فهي مناسبة تمامًا لمتطلبات التحكم في طيران أنواع مختلفة من الطائرات بدون طيار، بما في ذلك التصوير الجوي الاستهلاكي وحماية المحاصيل الزراعية والفحص الخارجي. وهي تمثل حل المستشعر الأساسي للاتجاه الحالي نحو طائرات بدون طيار أخف وأكثر ذكاءً وأعلى دقة.