【L-RTK】RTK補完用IMUにADXL354Bを仕入れた<MEMSの最高峰>

RTK MovingBaseモードでスポーツの動きの測定分野を考えると、サンプリング周期が200msecでは、
運動軌跡が十分とらえられない場合が多いと思います、特に、歩行、ジョギング、球技など手足の素早い動きを測定するには、Moving Baseの200msecがネックになると考えてます。そこで、IMUを補間的に使って200msec間の動作の欠落を埋められないか検討しようとしてます。
※2024年1月追記
 「MEMSの最高峰」は、6年前の昔の話しで、現在では通用しません。
 MEMSの低価格帯は、FUSION機能を持たせた一体型IMUがあります。ファームウェアでMEMSのぼろいところの使い勝手を修正することで、特定用途に向けた製品がでてます。BNO085は、ロボット掃除機とゴーグル市場で使われてます。
本当に凄いMEMS IMUは、30万円から100万円するものが良いです。YAW角精度が0.1度と軍事用途に使われる代物です。
例えば自動車計測用の100万円のIMUは、RTKより精度を誇ってます。

※2022年5月追記 自動運転関連の技術革新が進んでいるので、GPS技術とIMUの複合活用の研究論文が膨大にでてます。実用化されている自動運転システムの精度は1~2m程度です。歩行でのIMU活用で歩幅を測定する技術は欧米で盛んに研究されてますが、累積で数mの誤差がでます。RTK単独で数cm精度がでるので、精度的にはRTKが圧倒的によいですが、視界が悪いと数m外れた位置になるのでIMUがDEAD RECKONINGとして使のが常道となってます。私の目的はRTKの周期が遅い点をIMUでカバーしたいことです。視界の良い場所でしか使わない(スキー場)ので自動運転よりRTKメインでIMU補助の度合いが強いシステムにんばります。
IMUも角度変動はジャイロがあるので精度よく角度がでるのですが、併進移動では、加速度センサのバイアスノイズがあるため精度がでません。スキー滑走に特化したアルゴリズムでシステムを組むことで、数cm精度でIMU補間を実現したいと思ってます。

 

●MEMS加速度センサの最高峰といわれているAnalog Device社製 ADXL354Bを仕入れてみました。
https://www.analog.com/jp/products/adxl354.html
アナログ式のADXL354Bは、、デジタル式でのサンプリング速度制限をなくしてみました。デジタル式はADXL355でSPI接続です。
日本語仕様書

加速度センサは、長年ピエゾ圧電式の精度が良いが高価、MEMS式は安いが精度が悪いという相場だったのですが、ADXLシリーズが開発されて、ピエゾ圧電式加速度センサ並みになって、MEMSセンサでも本格的な計測器としての加速度センサが登場したとして、発売当時は話題になったものです。マクニカMOUSERがADXLシリーズを評価した記事がありました。
https://www.macnica.co.jp/business/semiconductor/articles/analog_devices/126565/

「圧電型加速センサシステムより低価格で簡単におなじことができる」
 私は40年前から機械振動計測をやってきましたが、ピエゾ型のセンサとチャージアンプが高価で扱いにくい点で非常に苦労した経験があります。スマホ用のMEMSのセンサMPU6090とLSM9DS1は、とても加速度をもともに測定する計測用途では使えない仕様である点(仕様書に精度の記述がない点)でMEMSでも計測用途として使えるADXLシリーズの存在を知って、マクニカMOUSERで評価ボードを入手しました。
https://www.mouser.jp/ProductDetail/Analog-Devices-Inc/EVAL-ADXL354BZ/?qs=%2Fha2pyFadui5lmDlqpwGt6TSH%2FlDp2wfv1c35rbcXpHD7IOuTh%2Fnqw==

1個4千円ですが、米国から送料2千円しますので、2個買って8千円にすると送料無料です。
国内ではストロベリーリナックスさんが独自のボードで販売してますが、ADXL354Bが5800円+送料ですので、マクニカMOUSERから8千円で2個買ったほうがお得だと思います。

 

●加速度センサとしての低ノイズ
25μg/√Hzという値が従来のMEMS加速センサに対して圧倒的な値です。
この低ノイズ性能は、従来の圧電型ピエゾ加速度センサと同等の性能です。
加速度センサの性能が未だ実験して理解できてないので、これから
ADXL354で基礎実験して、今までのMEMS(LSM9DS1)と比較しながら
学習していこうと思います。

●配線

 

 

 

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 が付いている欄は必須項目です