自动驾驶中的传感器技术67——Navigation(4)

安装位置

Y≤40mm，X和Z不做要求，尽量小

安装角度

XYZ三轴均为0°

轴数

6

传输速度（更新）

≥100Hz（10ms）

带宽

50Hz左右（46Hz）

10Hz~320Hz

量程

加速度计：≥±4g  陀螺仪：≥±250°/s

加速度计：±6 g（可选 ±2 g、±4 g、±8 g、±16 g）  陀螺仪：±125 °/s 或 ±300 °/s（可选 ±250 °/s、±500 °/s、±1000 °/s、±2000 °/s）

加速度计：±16 g，±40 g  陀螺仪：±300 °/s 或 ±600 °/s（可选 ±2000 °/s）

精度

陀螺仪：  Bias instability 8°/hr  Offset over tempperature 0.5°/s(1σ)  Angle random walk ≤0.41 °/s/√h  加速度计：  Bias instability 0.05mg  Offset over tempperature 30mg  Velocity random walk  0.075m/s/√h

陀螺仪 RMS 噪声：< 0.007 °/s（高精度姿态测量）  阿伦方差（零偏漂移）：0.9 °/h（零偏稳定性极佳）  交叉轴误差：< 0.3°（宽温度范围下）（动态交叉轴校准  ）

分辨率

陀螺仪：80LSB/deg/s  加速度计：4905 LSB/g

16 bit 分辨率

16 bit 分辨率

功能安全要求

ASIL-B

其他特性

- 动态交叉轴校准  - 工厂校准零偏、比例因子、轴向对齐  - 防震冲击可靠性（≥10 000 g）  - 支持自检功能  适用于 ADAS、自动驾驶、惯性导航、车道保持等多种车规应用

IO safe state，SYNC（帧同步）  内置 SCON（Safety Controller）实时监控电源、时钟、软硬件功能及关键信号，实现故障预报与诊断

安装位置

随TBox

https://www.unicorecomm.com/assets/Tech%20Lab/UFirebird/maintained%20products/doc/ch/UM220-INS%20NF/UM220-INS%20NF_User%20Manual_CH_R1.1.pdf

UM220‑INS NF 采用了内部集成的 6 轴 MEMS 传感器，为 GNSS 定位提供惯性信息，提升了在信号遮挡环境下的连续定位能力。  5G‑TBox 需要 GNSS RTK 与 IMU 融合可实现亚米级定位精度，说明 IMU 的性能必须满足高精度姿态推算的需求。

安装角度

随TBox

轴数

6

传输速度（更新）

• 最低 200 Hz（部分产品 800 Hz）  • 支持高速数据流（SPI/I²C）

带宽

陀螺仪：  加速度计：

量程

• 陀螺仪量程：±400°/s  • 加速度计量程：±8 g（亦有 ±2/4/8/16 g 可选）

精度

• 陀螺仪零偏稳定性 ≤ 6°/h（高精度型号 ≤ 0.05°/h）  • 加速度计零偏稳定性 ≤ 0.02 mg（≈ 20 µg）

• 陀螺仪速率噪声 0.004 °/s/√Hz（或 0.01 °/s/√Hz）  • 加速度计噪声 100 µg/√Hz

• 陀螺仪随机漂移 0.01 °/h·√Hz（低端约 0.18 °/h·√Hz）  • 加速度计随机漂移 0.01 m·s⁻¹·√Hz（低端约 0.12 m·s⁻¹·√Hz）

分辨率

S2g：1024 LSB/g  S4g：512 LSB/g  S8g：256 LSB/g  S16g：128 LSB/g

功能安全要求

QM

安装位置

X＜300mm，Y＜20mm，Z＜100mm

安装角度

轴数

6

传输速度（更新）

≤2ms

输出速率：12.5 Hz ~ 2 kHz

带宽

250Hz

5 Hz ~ 523 Hz（可配置）

量程

加速度计：≥±4g  陀螺仪：≥±250°/s

加速度计：±3 g、±6 g、±12 g、±16 g、±24 g（可选）  陀螺仪：±125 °/s、±250 °/s、±500 °/s、±1000 °/s、±2000 °/s（可选）

精度

加速度计：  零偏：±20 mg（典型）  温度系数：±0.2 mg/K  噪声密度：175 µg/√Hz（部分文档给出 230 µg/√Hz）  陀螺仪：  零偏：±1 °/s（典型）  温度系数：±0.015 °/s/K  噪声密度：0.014 °/s/√Hz  偏置稳定性：< 2 °/h（汽车级陀螺仪技术）

分辨率

陀螺仪：120LSB/deg/s  加速度计：8000 LSB/g

16 bit  加速度计：10920 LSB/g（±3 g）至 1365 LSB/g（±24 g）  陀螺仪：262.144 LSB/°/s（±125 °/s）至 16.384 LSB/°/s（±2000 °/s）

功能安全要求

QM

其他

同步采样：加速度计与陀螺仪可实现同步采样，确保时间戳一致  高抗振动：专为 300 Hz 以上的振动抑制设计，适合无人机、机器人等高振动环境。  低噪声 & 高分辨率：加速度计噪声密度 < 200 µg/√Hz，陀螺仪噪声密度 < 0.015 °/s/√Hz，保证精细运动捕捉。

Bosch Sensortec

SMI240

6 轴（3 轴陀螺仪 ±300 °/s、3 轴加速度计 ±16 g），噪声低（陀螺仪 ≤0.1 °/s，加速度计 ≤4 mg），符合汽车级 AEC‑Q100 1 级，适合高频路面激励的姿态估计

常用于高级驾驶辅助（ADAS）与底盘动态控制

BMI088

6 轴（陀螺仪 ±2000 °/s、加速度计 ±24 g），超低噪声、抗振动能力强，基于 Bosch 汽车技术，已量产

适合需要宽量程与高鲁棒性的空气悬架、主动阻尼系统

BMI160 / BMI260

低功耗 6 轴，量程可选（陀螺仪 ±125 °/s~±2000 °/s），适用于成本敏感的底盘子系统

若对功耗有严格限制，可选此系列

STMicroelectronics

ASM330LHBG1

6 轴（陀螺仪 ±2000 °/s、加速度计 ±16 g），符合 AEC‑Q100 1 级，支持 I²C、SPI，具备车规安全认证

适用于车身控制单元（BCU）与悬架电子控制单元（ECU）

TDK InvenSense

ICM‑42688‑V

6 轴 MEMS，±2000 °/s、±16 g，温度范围 ‑40 ~ 85 °C，车规封装，支持 I²C、SPI，已在多款量产车型中使用

高精度姿态融合的底盘域控制器常选

DK‑42688‑P（6 轴评估套件）

与 ICM‑42688‑V 相同核心，适用于原型验证与功能验证阶段

研发阶段的快速验证平台

Honeywell

TARS‑IMU（系列）‍

16 通道 CAN 接口，重量约 170 g，支持 +Z 方向固定安装，适配车规级高可靠性需求

适用于对抗干扰能力要求极高的线控底盘系统

KVH Industries

KVH‑1725 / KVH‑1750

高精度惯性导航模块，偏置漂移 ≤ 0.02 °/h，支持多种接口（CAN、RS‑422），已在多款高端车型底盘控制中使用

适合需要长期漂移极低的主动悬架

NovAtel

IMU‑H1930‑CA50、IMU‑IGM‑A1、IMU‑ISA‑100C

车规级 6 轴 IMU，提供完整的 GNSS‑IMU 融合套件，偏置漂移 ≤ 6 °/h，支持多种软件模型（S1‑S3）

常用于需要 GNSS‑辅助定位的底盘域控制器

Aceinna

IMU381ZA

6 轴，量程 ±200 °/s（高范围 ±400 °/s），偏置漂移 6 °/h，专为汽车动力学与底盘控制设计

适合中高端电动/混动平台的悬架控制

Analog Devices (ADI)

ADIS‑16497

3 轴陀螺仪（±125 ~ ±450 °/s），偏置漂移 0.8 °/h，车规认证，适用于高精度姿态感知

可与其他传感器（雷达、摄像头）融合

Continental

Continental‑IMU‑Series（具体型号未公开）

提供车规级 6 轴 IMU，支持 ISO 26262，已在多家 OEM 的线控底盘中使用

适用于整车平台的统一底盘感知方案

安装位置

中央通道位置  与质心偏差：X/Y/Z≤300mm（半载）

https://www.nxp.com/products/FXLS93

• 安装位置：靠近车辆质心（COG）并沿纵向轴线  • 使用防振支架，阻尼系数需匹配车辆振动频谱  • 选取低温梯度、温度均匀的安装点，避免局部热冲击  正确的安装可最大程度降低外部振动对测量的干扰。

安装角度

XY平面 ≤3°  Y（俯仰）≤3°  Z（偏航）≤3°

为保证姿态解算精度，IMU‑mount 的滚转、俯仰、偏航角误差应控制在 5° 以内。超过该范围会导致定位/姿态误差显著增大。

轴数

LongAcc  LatAcc  YawRate

≥3轴

传输速度（更新）

100Hz（CAN）报文延迟 ≤ 5 ms  IPB：10ms  需要10ms内点火

碰撞事件在毫秒级内完成，需要传感器能够在极短时间内提供完整的加速度/角速度曲线。

带宽

带宽：加速度 ≥ 2 kHz，陀螺仪 ≥ 500 Hz，以捕捉碰撞冲击的瞬时峰值

量程

纵向 ≥ ±200 g  横向 ≥ ±200 g  YawRate ±245 deg/s（或更高）

精度

陀螺仪：  Bias instability 10°/hr  Angle random walk 12 °/s/√h  加速度计：  Bias instability 0.32mg  ACC random walk  0.47mg/√Hz

陀螺仪：  Bias instability 1°/hr  Angle random walk 0.21 °/s/√h  加速度计：  Bias instability 0.2mg  ACC random walk  0.3mg/√Hz

加速度精度：0.0002g  角速度精度：0.01dps

分辨率

陀螺仪：100 LSB/deg/s  加速度计：5000 LSB/g

• 加速度分辨率 ≤ 0.01 m/s²（≈ 1 mg）  • 陀螺仪噪声密度 ≤ 0.004 deg/s/√Hz  • 加速度噪声密度 ≤ 65 µg/√Hz

高分辨率与低噪声保证在低冲击阈值（如轻微侧碰）时仍能可靠触发。

功能安全要求

ASIL-D

提供内置自检、失效检测（失效安全模式）

冗余要求

私CAN连接到IPB

推荐双 IMU 冗余架构，交叉校验以降低单点失效概率

校准与补偿

• 出厂完成 3‑轴零偏、比例因子、交叉耦合校准；支持温度补偿  • 支持在线自校准或诊断指令，以便在维修/更换后快速恢复精度

高精度校准是确保冲击阈值判定准确的前提。

IMU方案

导远  P-Box

中海达

华测  独立IMU

导远  P-Box

备注

据报道：出于成本考虑，理想旗下车型将不再搭载P-Box，只保留零部件IMU模组

据报道：比亚迪也将去除P-Box