IMU (惯性测量设备)

应用注释关于帮助实现自动驾驶技术的“车间车路通信(V2X)”

Motion Sensors为实现自动驾驶实用化及普及,各类感应功能、通信功能不断得到发展。随着新一代无线通信标准5G服务的正式普及,“车间车路通信(V2X)”这一以汽车与周围进行数据通信为目的的无线技术越来越受关注。TDK集团在V2X方面拥有各类电子元件产品,但本篇文章中仅对远程信息车联网・控制组件(TCU) 介绍IMU (惯性测量设备)以及高频产品。

关于远程信息控制单元 (TCU)

随着“自动驾驶汽车”实用化及普及的不断加速,因交通事故引发的死伤人数有望得到减少,同时移动服务便利性有望得到进一步的提升。在自动驾驶汽车中,除了摄像头、毫米波雷达、激光雷达(LiDAR)之外,还需要安装称为远程信息车联网・控制组件(TCU) 的通信功能。TCU是用于与汽车之间进行无线通信,实现车辆与基础设施之间,以及车间信息交换的装置。TCU上搭载有GNSS(全球卫星定位系统)、蜂窝、Wifi天线、IMU (惯性测量设备) 。IMU使用在因为隧道、立体交叉、地下、高楼等遮蔽物导致GNSS信号中断时用于检测车辆精确位置的SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)以及航位推算法中。

图1 V2X - 车联网・控制组件(TCU) (摘自应用指南)
図1 V2X - テレマティクス・コントロールユニットブロック図
図1 V2X - テレマティクス・コントロールユニットブロック図

关于IMU (惯性测量设备)

IMU(惯性测量设备)是用于检测汽车精确位置的3轴陀螺仪传感器与3轴加速度传感器集成于一个芯片上的一体型设备,通过其优异的噪音特性、温度稳定性、灵敏度与精度,可实现行业最高水平的性能。这些特性对于导航、远程信息控制单元、定位器等应用开发而言是关键要素。本产品还配备有能够附加压力计、气压计等外部传感器的高度可编程多接口设备。

表1 IMU (Inertial Measurement Unit)详情
型号 IAM-20680
Axis 6-Axis IMU (3-axis GYR + 3axis XL)
尺寸 LxWxT(Nom) / mm 3 x 3 x 0.75
数字输出 I²C, SPI
VDD 电源电压 / V 1.71 to 3.6
陀螺仪 FSR / (°/sec) ±250/500/1000/2000
陀螺仪灵敏度错误 131/65.5/32.8/16.4
陀螺仪速率噪音 / (dps/√Hz) 0.005
加速度 FSR / g ±2/4/8/16
加速度灵敏度错误 16384/8192/4096/2048
使用温度范围 / ℃ -40 ~ 85
汽车用标准(AEC) AEC-Q100
图2 IMU (惯性测量设备) :IAM-20680
図2 IMU (イナーシャル・メジャーメント・ユニット) :IAM-20680

关于高频产品

车载用贴片天线 / 滤波器、平衡器、双工器、定向耦合器

自动驾驶时,为探测位于死角的障碍物以及接近车辆,必须通过蜂窝信号或DSRC连接,以无线方式连接汽车,确保可进行车间车路双向通信。TDK的ANT天线系列可为此类车载连接提供支持。陶瓷贴片天线“ANT系列”通过使用了低温共烧陶瓷(LTCC)技术的独特结构,实现了紧凑低背设计特点。“ANT系列”虽然体积小且轻薄,但其性能与可靠性毫无降低,实现了行业最小级别的天线区域,为省空间化做出了贡献,同时还为基板设计及开发平台大幅简化了基板改版,并提高了效率。
除了贴片天线以外,TDK还拥有滤波器、平衡器、双工器、定向耦合器等产品线。请在产品目录及规格书等中记载的温度范围内进行使用。详情敬请咨询。

图3 车载用贴片天线选型指南

点击可查看详情。

贴片天线
安装位置
应用 相应的频段
Sub GHz频段 GNSS频段 2.4GHz频段 5GHz频段
边角以外位置

适用于除了边角以外的位置安装
(天线周围3个方向都需要有GND)

单频
Single
Band
 
ANT161575DT-2000AM1

1574-1576MHz / 2400-2484MHz
1.6x0.8x0.4mm

ANT162442ST-1000AM1

2400-2484MHz
1.6x0.8x0.4mm

ANT165550ST-1003AM1

5150-5950MHz
1.6x0.8x0.4mm

双频
Dual
Band
 
ANT161575DT-2000AM1

1574-1576MHz / 2400-2484MHz
1.6x0.8x0.4mm

 
   
ANT162442DT-2001AM2

2400-2484MHz / 5150-5850MHz
1.6x0.8x0.4mm

边角位置

适用于边角位置的安装
(天线周围1个或者2个方向需要有GND)

适用于靠近边角位置
(天线周围3个方向都需要有GND)

单频
Single
Band
 
ANT161575DT-2000AM1*1

1574-1576MHz / 2400-2484MHz
1.6x0.8x0.4mm

ANT162442ST-1201AM1

2400-2484MHz
1.6x0.8x0.4mm

ANT165550ST-1003AM1*1

5150-5950MHz
1.6x0.8x0.4mm

双频
Dual
Band
 
ANT161575DT-2000AM1*1

1574-1576MHz / 2400-2484MHz
1.6x0.8x0.4mm

 
   
ANT162442DT-2001AM2*1

2400-2484MHz / 5150-5850MHz
1.6x0.8x0.4mm

*1 : 这个品名请靠近边角位置放置。

车载用高频电路用电感器

TDK的高频电感器是通过独有的多层电路板工艺技术实现了高电感化、High Q化、进一步小型化的积层型电感器。稳定的信号传输在实现稳固连接方面起着极为重要的作用。

图4 高频电路用电感器选型指南

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  • 一般グレード一般等级
  • 車載グレード车载等级
  • 积层
Category 0.4mm x 0.2mm
[EIA 01005]
0.6mm x 0.3mm
[EIA 0201]
1.0mm x 0.5mm
[EIA 0402]
1.6mm x 0.8mm
[EIA 0603]
2.0mm x 1.2mm
[EIA 0805]
For RF
Matching
Circuit

Critical Matching

PAM FEM
Multi-band
Cellular
[more than 5 bands]
5 Generation App.

Super High Q

MHQ0402PSA

0.2 to 22nH
110 to 600mA
T=0.22mm Max.

MHQ0603P

0.6 to 39nH
160 to 1000mA
T=0.4mm Max.

MHQ1005P

0.7 to 560nH
70 to 1200mA
T=0.6mm Max.

B82496C
SIMID 0603-C

1 to 220nH
110 to 1800mA
T=0.9mm Max.

B82498F3
SIMID 0805-F3

2.7 to 820nH
180mA to 1000mA
T=1.4mm Max.

Normal Matching

Cellular(2G,3G,4G)
[less than 4bands]
IoT M2M
WLAN Bluetooth

High Q

MLG0402P

0.2 to 33nH
120 to 350mA
T=0.22mm Max.

MLG0603P

0.6 to 120nH
80 to 1000mA
T=0.33mm Max.

     

Standard Q

 
MLG0603S

0.3 to 180nH
50 to 600mA
T=0.33mm Max.

MLG1005S

0.3 to 390nH
50 to 1000mA
T=0.55mm Max.

   
For Bias Circuit

High Current

 
MLG0603PPA

2.2 to 4.7nH
900 to 1400mA
T=0.33mm Max.

     

总结

为实现更为安全舒适的自动驾驶与汽车社会,车辆中搭载了包括摄像头在内的各类传感器及无线通信功能。TDK提供的电子元件能够帮助进一步稳定此类通信功能、自我位置估计功能。除了贴片天线、电感器以外还需要使用其他未明确记载为车载用产品的高频产品时请另行咨询。