会社ブログについて ST LSM6DSOWTR 高性能 iNEMO 6DoF 6軸 IMU ドローンアプリケーション向け

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. は、ドローンアプリケーションに適したSTの高性能iNEMO 6DoF 6軸慣性計測ユニット（IMU）「LSM6DSO」の供給とリサイクルを行っています。I. 「LSM6DSO」チップのコアアーキテクチャと基本的なハードウェアパラメータ

「LSM6DSO」は、STの実績あるMEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）センサー技術を採用しており、3D加速度センサーと3Dジャイロスコープのモノリシック統合を特徴としています。外部補助センサーユニットを必要とせず、単一チップで6自由度のモーションデータをキャプチャできます。これにより、UAVフライトコントロールのハードウェアアーキテクチャが大幅に簡素化され、回路基板サイズが縮小し、全体的な消費電力とハードウェアコストが削減されます。このチップはコンパクトなLGA-14パッケージを採用しており、優れた熱安定性と機械的振動耐性を提供するため、高周波振動と交互の高温・低温を特徴とするドローンの飛行条件に適しています。また、自動リフローはんだ付けプロセスをサポートしており、大規模な量産要件を満たしています。- ジャイロスコープ性能：マルチレンジ切り替えをサポートし、測定範囲は±125 dpsから±2000 dpsまでカバーします。これにより、低速安定ホバリング、高速マニューバリング、急旋回など、さまざまな飛行状態に対応できます。高レンジモードは、飛行姿勢の極端な変化を正確に捉え、動的な測定飽和の問題を解消します。全差動読み出しチェーンと対称的な機械構造を備えており、振動干渉を効果的に抑制し、飛行振動による測定誤差を低減します。

- 加速度センサー性能：マルチレンジ加速度検出をサポートし、ドローンの垂直上昇・下降、水平移動、姿勢傾斜における線形運動変化の精密なセンシングを可能にし、高度補正、位置補正、姿勢基準キャリブレーションに正確なデータサポートを提供します。- 高速通信インターフェース：標準でデュアルI²C/SPI通信インターフェースを装備しており、高い伝送レートと低いデータ遅延を備え、慣性センサーデータをリアルタイムでフライトコントローラーのメインユニットに送信でき、ドローンの高周波姿勢計算のリアルタイム要件を満たします。専用の補助SPIインターフェースは、アンチシェイクデータを独立して出力でき、空撮ドローンの画像安定化システムに適しています。

II. ドローンアプリケーションにおける「LSM6DSO」のコア技術的利点ドローンの飛行中、高周波モーター振動、気流の乱れ、屋外での極端な温度変動など、複数の干渉源は、標準的なIMUの姿勢計算においてデータドリフトや歪みを容易に引き起こします。「LSM6DSO」は、最適化されたMEMS機械アーキテクチャと差動信号取得技術を採用しており、優れた振動抑制と温度安定性を提供します。飛行振動や環境温度変動による測定ノイズを効果的にフィルタリングし、ゼロ点ドリフト誤差を大幅に低減します。高速飛行、急旋回、低高度乱気流などの複雑なシナリオでも、センサーデータの連続性と精度を維持し、ドローンの安定した姿勢を確保し、ドリフト、ロールオーバー、制御不能などの問題を防止します。

2. フライトコントローラーのメインプロセッサの負荷を軽減する内蔵エッジコンピューティング機能

このチップは、ST独自の有限状態機械（FSM）と機械学習コア（MLC）を搭載しており、センサーレベルでのエッジコンピューティングをサポートします。モーション状態認識、姿勢異常検出、振動データ分析などの前処理タスクを、フライトコントローラーのメイン処理能力に依存することなく、チップ内で直接実行できます。生のデータのみを出力する従来のIMUとは異なり、「LSM6DSO」は構造化された姿勢評価結果を直接出力できます。これにより、メインコントローラーのデータ処理負荷が大幅に軽減され、フライトコントロールシステムの応答速度が向上し、同時に航空機全体の消費電力が削減され、軽量UAVの簡素化されたメインコントローラー構成に適しています。

3. 低遅延と高リフレッシュレートによりスムーズなフライトコントロールを実現

ドローンの姿勢調整にはミリ秒単位のデータ応答が必要であり、過度の遅延は制御ラグやぎこちない飛行につながる可能性があります。「LSM6DSO」は、超高データ出力リフレッシュレートと高速SPI伝送インターフェースを備えており、慣性データのリアルタイム取得、高速伝送、同期更新を可能にします。フライトコントロールアルゴリズムと組み合わせることで、高周波クローズドループ姿勢調整が可能になり、よりスムーズなホバリング、より正確な旋回、より応答性の高い制御が実現され、フライトコントロール体験と飛行安定性が大幅に向上します。

4. コンパクトで軽量、ドローンの極端な統合要件を満たす

小型空撮ドローン、FPVレーシングドローン、ポータブル検査ドローンは、機体スペースと重量に対して厳しい要件を課しています。「LSM6DSO」は、コンパクトで非常に軽量なLGA-14マイクロパッケージを採用しています。これにより、フライトコントロールボードのスペースを最大限に節約し、航空機全体の重量を削減し、センサー性能を損なうことなく軽量でコンパクトなドローン設計を促進します。さまざまなコンシューマーグレードおよび小型産業用ドローンのハードウェア統合要件に適しています。

フライトコントロールシステムのコアセンシングユニットとして、「LSM6DSO」はドローンの3軸角速度と3軸加速度のリアルタイムデータを収集します。姿勢計算アルゴリズムを通じて、正確なピッチ、ロール、ヨー角情報を提供し、自動ホバリング、水平キャリブレーション、姿勢バランス調整をサポートします。安定したドローン飛行の基本的なコアを形成し、GPSが利用できない環境での姿勢制御問題を効果的に解決します。

2. 空撮画像安定化とビジュアルアシスタンス3. インテリジェント飛行とステータス監視

内蔵のMLC機械学習コアを活用することで、このチップはドローンのモーション状態のインテリジェントな認識を可能にし、ホバリング、飛行、ダイブ、ロール、急停止などのマニューバを正確に識別し、インテリジェントな高度維持、定点ホバリング、ルート飛行などのインテリジェント機能をサポートします。同時に、モーターの異常振動や機体姿勢のずれをリアルタイムで監視し、飛行状態の予測と異常アラートを可能にし、ドローンの飛行安全性を向上させます。

4. 補助ナビゲーションと位置補正IV. ドローンアプリケーションにおける「LSM6DSO」のコアバリュー

同クラスの他の6軸IMUチップと比較して、ST「LSM6DSO」はドローンアプリケーションにおいて、パフォーマンス、消費電力、インテリジェンス、コストという4つの主要な利点を提供します。第一に、その高精度、低ドリフト、強力な振動耐性はドローンの複雑な飛行条件に完全に適合し、飛行安定性と安全性を大幅に向上させます。第二に、その超低消費電力設計はドローンの飛行時間を効果的に延長し、軽量ドローンのコア要件を満たします。第三に、その内蔵エッジコンピューティング機能はフライトコントロールアルゴリズムの開発を簡素化し、メインコントロールハードウェアのエントリーバリアを下げ、研究開発コストを削減します。第四に、そのコンパクトなパッケージはさまざまなドローンハードウェア構成への統合を容易にし、パフォーマンスと量産性を両立させます。

これらの包括的な利点のおかげで、「LSM6DSO」は、コンシューマーグレードの空撮ドローン、レーシングドローン、小型産業用検査ドローン、屋内セキュリティドローンなど、さまざまな製品に広く採用されています。小型・中型ドローンのフライトコントロールシステムにおいて、コスト効率が高く、信頼性の高い6軸慣性計測ユニットの選択肢として最適です。