【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】为自主地面和空中载具优化的集成光子光学陀螺仪
[0001]本公开内容涉及将集成的基于光子的光学陀螺仪集成到自主车辆中。
技术介绍
[0002]陀螺仪(有时也称为“陀螺”)是可以测量角速度的传感器。陀螺仪可以是机械的或光学的,并且可以在精度、性能成本和尺寸方面有所不同。基于科里奥利(Coriolis)效应的机械陀螺仪通常成本较低,但无法提供非常高的性能,并且容易受到温度、振动和电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)引起的测量误差的影响。光学陀螺仪通常具有最高的性能,并且依赖于基于萨格纳克(Sagnac)效应(干涉测量中遇到的一种由旋转引起的现象)的干涉测量。由于光学陀螺仪没有任何移动零件,因此它们比机械陀螺仪更具有优势,因为它们比带有移动零件的机械陀螺仪更能承受冲击、振动和温度变化的影响。
[0003]最常见的光学陀螺仪是光纤陀螺仪(fiber optical gyroscope,FOG)。FOG的构造通常涉及保偏(polarization
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maintaining,PM)纤维的长回路(所述回路可以构成包括几匝的线圈)。激光从不同方向发射到PM纤维的两端。如果纤维回路/线圈在移动,那么光束彼此之间会经历不同的光路长度。通过建立干涉测量系统,可以测量与封闭回路的面积和旋转线圈的角速度成正比的微小路径长度差。
[0004]FOG可以具有非常高的精度,但同时,它们尺寸大,非常昂贵,并且由于装置基于需要精确对准的分立光学部件来构建而难以组装。通常涉及手动对 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种实现机械和光学部件的混合集成以进行运动传感的惯性测量单元(IMU)部件,所述IMU包括:机械模块,所述机械模块附接到封装基板,用于提供包括一个或多个运动轴的低精度旋转测量数据的运动数据;和光学陀螺仪,所述光学陀螺仪耦接到所述封装基板,用于为所述一个或多个运动轴中的特定运动轴提供高精度旋转测量数据。2.如权利要求1所述的IMU,其中所述机械模块包括基于微机电系统(MEMS)的陀螺仪和加速度计。3.如权利要求1所述的IMU,其中所述光学陀螺仪包括旋转传感元件,以及前端芯片,所述前端芯片附接到所述封装基板上,以将光发射和接收到所述光学陀螺仪的所述旋转传感元件中。4.如权利要求3所述的IMU,其中所述光学陀螺仪的所述旋转传感元件包括纤维回路。5.如权利要求3所述的IMU,其中所述光学陀螺仪的所述旋转传感元件包括基于氮化硅(SiN)的低损耗波导。6.如权利要求5所述的IMU,其中所述基于SiN的低损耗波导包括具有多匝的波导线圈或微谐振器环。7.如权利要求5所述的IMU,其中所述前端芯片包括与所述SiN波导旋转传感元件封装在一起的基于硅光子的集成光学部件,以形成附接到所述封装基板的硅光子光学陀螺仪(SiPhOG)模块。8.如权利要求7所述的IMU,所述IMU进一步包括一个或多个附加SiPhOG模块,用于为所述特定运动轴的高精度旋转测量提供冗余。9.如权利要求8所述的IMU,其中所述一个或多个附加SiPhOG模块直接附接到所述封装基板,或竖直堆叠在附接到所述封装基板的所述第一SiPhOG模块上以减少占用空间。10.如权利要求7所述的IMU,所述IMU进一步包括附加SiPhOG模块,用于为除了所述特定运动轴之外的其他运动轴提供高精度旋转测量。11.如权利要求10所述的IMU,其中用于所述其他运动轴的所述附加SiPhOG模块直接附接到所述封装基板,或竖直堆叠在附接到所述封装基板的所述第一SiPhOG模块上以减少占用空间。12.如权利要求2所述的IMU,所述IMU进一步包括执行传感器融合算法的处理器。13.如权利要求12所述的IMU,其中用于所述传感器融合算法的输入包括来自所述光学陀螺仪的所述高精度旋转测量数据、来自所述机械模块的所述低精度运动数据以及来自附加源的数据。14.如权利要求13所述的IMU,其中来自所述附加源的数据包括用于全球定位的基于卫星的导航原始数据。15.如权利要求13所述的IMU,其中来自所述附加源的数据包括来自外部传感器的原始数据。16.如权利要求15所述的IMU,其中所述外部传感器包括以下各项中的一项或多项:摄像头、雷达、LIDAR、热传感器和车轮里程计。17.如权利要求13所述的IMU,其中所述处理器使用来自所述光学陀螺仪的高精度旋转
测量数据、来自所述机械模块的所述低精度...
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