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目前，毫米波雷达、激光雷达和相机技术在自动驾驶领域是广泛应用的三种传感器技术，也有GNSS卫星定位导航技术。 然而，这些技术受到外部环境的影响。 例如毫米波雷达、激光雷达、相机受雨雾等恶劣天气的影响，相机受光的影响。 卫星定位也同样，在隧道、地下停车场等场合信号丧失，即使有信号，卫星导航也会因接收机噪声、卫星内部时钟误差、卫星轨道误差、多径效应而使定位精度产生较大误差。 那么，如果以上的传感器受到干扰，如何保障自动驾驶的安全呢
惯性导航为何如此重要？
“惯性导航( IMU )和MEMS技术是我们定位安全的最后一道屏障。”ADI亚太地区微机电产品线总监赵延辉于12月12日在深圳召开的ADI中国25周年媒体技术报道。
▲ADI亚太地区微机电产品线总监赵延辉
IMU全名Inertial Measurement Unit，即惯性测量单元是测量物体的三轴姿势角(或角速度)和加速度的装置。 一般由三个单轴加速度计和三个单轴陀螺仪构成，加速度计在物体的载波坐标系中检测独立的三轴加速度信号，陀螺仪检测载波相对于导航坐标系的角速度信号，并结合高精度的地图，从而计算载波的正确位置和姿势。
对于毫米波雷达、激光雷达、相机和GNSS，IMU可以完全不受外界环境影响地向自动驾驶系统提供连续、高精度、可靠的车辆位置、方向、速度、行驶距离(车载测距仪受路面打滑等影响)、时间等维度信息，保障车辆的安全行驶。
另外，IMU可以比卫星导航或照相机提供更快的信号更新速度。 举例来说，卫星导航通常每秒更新一次位置信息，但现在最快每秒仅可更新几十次，在一些高端应用中，位置信息最多可达到每秒数百次的更新等级，且连续的导航的等级(连续的导航可以是至少每数毫秒更新一次的等级) 尤其是在车速较快的情况下，存在卫星导航和照相机识别产生延迟的问题。 IMU完全没有这些问题，几毫秒级的连续定位很简单。
当然，IMU也有一些问题。 例如，如果毫米波雷达、激光雷达、相机和GNSS卫星定位无法正常工作，则仅依赖于IMU的时间越长，IMU的精度本身就越差。
而且，由于IMU对温度的灵敏度较高，外部气温的变化会影响设备的灵敏度，并且会产生一定的随机漂移，因此IMU通常需要提出适当的误差模型和温度补偿方法来提高系统整体的精度。
赵延辉说:“大家在传感器融合的时候，并不是你选择的传感器越多越好，无论是什么样的传感器，无论是什么样的性能，只要做出错误的选择，带来的可能是无用的数据，必然会导致无用的判断。 我们ADI的IMU主要是在各种极端环境下，依然提供正确的输出，这种极端环境包括各种低温变化，可以包括各种摇晃的路面”。
目前，在高精度定位导航领域，除MEMS惯性导航外，还有采用光纤模块和激光模块的方案，但MEMS惯性导航具有体积较小、价格低、测量范围广、使用方便的优点。
“基于光纤的导航系统，即使便宜也可能要花费十万美元，乘用车很难采用。 另外，光纤的提案非常没有耐冲击性，静态精度高，但动态精度低。 我个人认为，将来的MEMS将取代光纤是一种趋势。 由于MEMS的稳定性，特别是长期稳定性，我们已经在1度以内，中下端的光纤处于该水平。 MEMS方案具有体积小、功耗低、成本低等优点。
目前，ADI拥有许多高性能的IMU产品。 赵延辉告诉心智:“以前我们IMU在一些航空宇宙的应用中，有航空宇宙的认证。” 其实现在相当部分的自动驾驶的应用，实际上是在适当降低更高级的、更高级的行业需求的基础上引导自动驾驶的IMU。
ADIS1650X系列IMU
在工业领域，ADI的IMU应用已十分广泛。 自2007年ADI首次推出IMU产品以来，经过十几年的发展，ADI的IMU产品在性能不断提高的同时，尺寸也越来越小。 目前，ADI还发布了芯片级IMU，如今年11月正式发布的ADIS1650X系列。
ADI新推出的ADIS1650X系列IMU与上一代产品相比，在保持高性能的同时，将尺寸进一步缩小了40%，达到了工业级标准，该系列也通过全温度测试进行补偿，在提供高精度定位的同时，大幅优化了成本和体积。
从内部结构来看，ADIS1650X系列IMU和过去的大模块级IMU没有任何区别，有传感器、信号处理，有各种温度补偿校准。 体积虽小，但仍采用差分结构，实现了极好的振动抑制特性，可应用于无人机、农业拖拉机、自动驾驶等领域。
赵延辉表示，ADIS1650X系列IMU与友商的高精度产品相比，具有5倍的动态范围，能够适应极端状况的2倍带宽，能够捕捉到急速变化。10倍以上的振动抑制特性的改良10倍以上的低噪声加速度传感器得到了改良。
这里需要特别指出的是，IMU系统中振动抑制特性非常重要。 通常，IMU能够检测汽车/飞机的旋转角度、航向偏离多少、俯仰角偏离多少、行驶速度和距离等数据。 然而，很难识别从传感器输出的数据是由于载体的旋转还是由于载体本身的振动引起的，即，如果存在振动就导入了误差。 振动抑制特性是减少振动对传感器精度的影响。
“消费水平的无人机很少采用ADI的IMU，这主要是因为成本和体积，但目前99%以上的行业使用无人机的是ADI的IMU。 为什么不用便宜的IMU呢？ 因为我们的产品振动抑制特性非常好。 这个指标不好的话，无人机很难停下来，会向一个方向偏移。 这在工业领域是不可接受的。 ’赵延辉举例介绍。
总结:
除了IMU技术，ADI在与自动驾驶领域相关的毫米波雷达、激光雷达技术、视觉ADAS领域也有布局。
目前，ADI在雷达领域已有16年以上的历史。 目前，在24GHz毫米波雷达领域，近半数车载雷达模块都有ADI芯片。 在77-79GHz的毫米波雷达产品中，也布局了ADI。 2017年，ADI和瑞萨科技发表了在77/ 79GHz汽车雷达技术上的合作。 2018年，ADI收购了德国工业雷达方案公司SymeoGmbH，提供了高效的雷达总体解决方案，而不是设备级解决方案
在激光雷达领域，2016年ADI收购了美国Vescent Photonics公司的固体激光束转换技术，开始着重开发Flash雷达和固体激光雷达方案。
在ADAS视觉领域，ADI也尽早布局了TOF 3D技术。 ADI的当前TOF产品基于高量子效率CCD方案@940nm光波长方案，抗噪性强(可解决同一场景的多机相互干扰问题)，窄脉冲高速全局曝光噪声干扰小，分辨率高( 640x480@30fps )，功耗低，检测距离远(最高) 可应用于车内传感器(手势识别、驾驶员健康、乘客检测、体态识别)、车外近距离脸部识别的解除、车外远距离辅助屏障。
据ADI系统应用工程经理李佳介绍，ADI目前的CCD TOF方案与其他合作伙伴合作，然后由ADI主导。 目前，ADI正在开发新的TOF产品。 采用CMOS TOF Sensor。 其性能和分辨率大幅度提高，功耗进一步降低。
总结一下，目前ADI在自动驾驶和ADAS领域具有非常全面的产品线布局。
