MIMU及载体空间姿态演示软件设计+文献综述(6)
可达小数点后四位的 MEMS 加速度计的工程化试用品。
据市场分析，在 Apple 公司iPhone手机市场的推动下，手机中使用的 MEMS
加速度传感器占MEMS 市场份额的比例越来越大。在各种基于 MEMS 技术的产
品中，基于MEMS加速度的产品销售行情最好，而且增长最快。现在，基于MEMS
加速度传感器的消费类产品都是大批量生产，并且价格低廉，其在军事应用方面，
则更多的注重产品的精度，并且价格都非常昂贵。其他还包括在工业的应用中，
则更注重产品的可靠性，价格则是高低不定。目前对于 MEMS 加速度传感器的
研究主要还是集中使用硅材料，然而我们知道硅材料的压阻效应对于温度变化带
来的影响还是很严重，这样就会制约 MEMS 加速度传感器精度的提高，所以目
前亟待寻求一种新的材料来替代硅材料，从而使 MEMS 加速度传感器的精度提
高到一个新的数量级。我们可以推断：在未来的 10年内，MEMS 技术还将继续
抢占市场，并且会向着高精度、功能多样化以及低成本方面发展。与此同时，集
成化仍将成为它不断改进的一个重要的方面。 本科毕业设计说明书（论文） 第8 页 共37 页
随着技术的不断发展，MEMS 惯性器件将朝着高精度、低成本、高可靠性、
小型化、数字化的目标不断靠近，同时，如何利用现有的低精度器件来得到较好
的系统性能也是目前国际上一个重要的研究方向[11]
。故对 MEMS 惯性器件以及
对利用MEMS 惯性器件构成的系统的研究有着重要的学术意义和应用价值。
1.2.2 MIMU的发展现状
20世纪 80年代以来，美、德、日、法、俄等国家相继开展了 MIMU 的研究。
1998年，Crossbow 公司最先推出全部基于微机械器件的惯性测量单元 f81。1999
年，美国 Honeywell 与 Draper 实验室合作开发了 Honeywell 公司第一代
MEMS-IMU HG1900[12]
，其角速度漂移达到了 6º/h。2010 年，加利福利亚大学
用折叠 MEMS 方法研发出了金字塔形 MIMU，并通过测试验证其工作性能也很
好，相对于传统的优尔面体，其体积大大减少[13]
。由于 MEMS 器件构成的惯性系
统在低精度民用设备上的市场前景，许多公司已经开发面向消费电子、运动检测
跟踪、汽车导航、虚拟现实等方面的 MEMS 产品。例如荷兰的 Xsens 公司开发
出了用于人体的三文运动检测、VR 游戏等用途的成熟产品 MTi
[14]
。美国 Tyndall
国家研究所设计出了面向虚拟头盔等消费电子领域应用的体积约为 1cm2
的无线
MEMS IMU 装置[15]
。
目前国内的一些高校也在进行 MIMU 的研究，相关的研究工作有：南京航空
航天大学在低成本 IMU方面进行了探索，但是其相关工作也可以用与 MIMU系
统中去[16]
；清华大学的研究工作是构建了一个由 3 个加速度计 3 个陀螺仪构成
正交坐标系的 MIMU[17]
；哈尔滨工业大学在五陀螺 MIMU 构建方面进行了一定
的工作，研究了五陀螺 MIMU 理论及其优化算法[ 18 ]
；东南大学则进行了
MIMU/GPS 组合导航系统组合算法的相关研究[19]
；武汉大学、西北工业大学以
及北京航空航天大学也都有相应的研究成果[20][21][22]
。从这些文献也可以看出，
目前除了组成结构的系统研究之外，大部分的工作集中在传感器建模、多系统的
组合算法以及系统仿真上面，大多数的研究还没有进入系统的实质应用阶段。
基于现在的技术条件，在 MIMU 将来的发展当中，主要需要解决的问题和关