AHRS加速度計
当社が解決する問題
ストラップダウン慣性航法システムでは、航空機の機体フレームとローカル地理基準との関係を確立する初期化プロセスが必要です。このプロセスはアライメントと呼ばれ、通常、初期状態を確立するためにデバイスを一定時間静止させておく必要があります。初期化のために、慣性基準システムは自己整準プロセスを経て、局所水平座標系の垂直軸を検出された加速度（水平出し）に合わせ、水平な地球回転速度を測定して初期方位角（ジャイロコンパス）を決定します。機体の初期姿勢が既知であり、ジャイロが正確な測定値を提供する場合、姿勢プロセッサで十分です。しかし、初期姿勢が既知であることは稀であり、ジャイロは通常、バイアスドリフトや電源投入時の不安定性により破損したデータを提供します。
AHRS アプリケーションにおける MEMS 加速度計の役割は、重力を使用して初期姿勢基準 (水平) を提供し、ジャイロ ドリフトを修正するために必要な飛行中の姿勢修正を提供することです。
MEMSジャイロと加速度計はどちらも、バイアスドリフト項、ミスアライメント誤差、加速度誤差（G感度）、非線形効果（2次項またはVRE）、およびスケールファクター誤差の影響を受けます。
慣性航法システムに必要な加速度計は、安定かつ再現性のあるバイアス、小さなバイアス温度係数、そして実質的に非線形性が存在しないことが求められます。
なぜ重要なのか
慣性航法とは、内蔵の加速度計とジャイロスコープを用いて物体（航空機など）の位置と速度を計算するプロセスです。中精度の慣性航法システムである姿勢方位基準システム（AHRS）と飛行制御システム（FCS）では、自由空間における移動物体の位置を予測するためにジャイロスコープと加速度計が必要です。
AHRSは、航空機または自由空間を移動する物体の進行方向、姿勢、ヨー角の情報を提供する多軸センサーです。FCSは、飛行中の航空機の方向を制御し、速度も制御します。AHRSは、3軸すべてにジャイロスコープ、加速度計、磁力計を搭載しています。一部のAHRSでは、ジャイロスコープの長期安定性を向上させるためにGPS受信機を使用しています。これらの複数の情報源から解を計算するために、通常はカルマンフィルタが使用されます。
解決方法
戦術グレードの精度を持つAHRS（自動姿勢推定システム）またはFCS（高度計）には、一般的に光ファイバージャイロ（FOG）または半球共振ジャイロ（HRG）が用いられます。これらは自動飛行モードで使用されるため、非常に高い精度が求められ、特に霧や過酷な気象条件下では、離着陸時に地面への衝突を防止できるほどの精度が求められます。このような用途では、通常、温度範囲、直線性、二次効果、軸ずれなど、あらゆる条件下で2mg以上のバイアス再現性を備えたMEMSまたは水晶加速度計が求められます。
ハイエンドおよび中級精度のAHRS機能は、パイロットの視界を補助したり、それほど高い性能を必要としないバックアップシステムとして機能します。このタイプのAHRSは、小型民間航空機、ヘリコプター、一部のUAVでよく使用されます。これらのケースでは、MEMS加速度計とMEMSジャイロが主に使用されます。AHRSの加速度計レンジの選択は、アプリケーションと振動環境によって異なります。必要なグローバル精度は、ハイエンドシステムで約5mg、中級システムで10～20mgです。
Safran の MS1000 MEMS 加速度計は、AHRS などの慣性アプリケーション向けに設計されています。
選ばれる理由
MS1000 は、高度な戦術グレードの慣性アプリケーションに対応するように設計されており、サフランの 25 年にわたる MEMS 開発および製造の専門知識に基づいた新しいクラスの高性能加速度計です。
主な機能:
- 長期バイアス再現性：1.2 mg（+/10g、標準）
- 残留バイアスモデリング誤差: 0.7 mg (+/10g、標準)
- 実行中のバイアス安定性（アラン分散 @ 10 秒）：15 μg（+/10g、標準）
- 非直線性（IEEE規格、フルスケールの％）：0.3％