החל משנת 2020 טכנולוגיית ה-MEMS הבשילה לרמה הטקטית ומתחרה בביצועים של טכנולוגית הלייזר. יכולת שיפור ההיסט והרעש הבשילה את טכנולוגיית ה-MEMS לרמה הטקטית בעמדות ירי ובפלטפורמות מוטסות.
יחד עם זאת, לטכנולוגיית ה-MEMS יש "בטן רכה" וללא תכנון הנדסי מדויק מראש, המדידים לא יעבדו כמצופה. למשל: רגישות לשינויי טמפרטורה, סוגי היסט (Bias) שונים שנדרש לתת עליהם את הדעת טרם תכנון המערכת:
-
היסט עקב שוני בזרם ההפעלה (הזרם במערכת מבצעית לא תמיד קבוע וזה משפיע על ההיסט).
-
היסט קבוע הנמדד בהדלקה (Initial Offset), חשוב שנתון זה יהיה רפיטבילי (הדיר) אחרת המערכת תתנהג שונה בכל הפעלה.
-
היסט In Run –השיפוע בהיסט. מהנדסי בקרה "שוברים את הראש" איך למדוד את זה.
-
פיצוי טמפרטורה הגורם להיסט להתבדר במצבים שונים (למשל: המדיד יעבוד בצורה מדויקת בטמפרטורת המעבדה, אבל בטמפרטורה מבצעית תהייה דגרדציה של הביצועים).
-
היסט משתנה כתלות ברעידות והלמים מכניים (g Sensitivity).
חברת Gladiator Technologies מובילה את המהפכה בתחום ה-MEMS והיא מפתחת ומייצרת רכיבים אינרציאליים טקטיים. Gladiator חרטה על דיגלה ייצור מדידי MEMS עם ביצועים גבוהים והיא מתכננת ומייצרת כך שכל יחידה תהייה מוכנה לשימוש ללא צורך בתכנון הנדסי נוסף מצד המשתמש (Ready To Go Units).
עם כ-100 פטנטים הנדסיים רשומים, לכל המוצרים של Gladiator יש פיצוי מלא בטמפרטורה ובהלמים, רעש נמוך מאד ויציבות היסט מעולה (כאמור, אחת הבעיות הנפוצה של מדידי MEMS היא שבכל כיבוי והדלקה מתקבל ערך היסט שונה עם התנהגות מדידה שונה).
היסט ה-In-Run נמדד לכל מדיד והוא בעל פיצוי מלא בכל תחום הטמפרטורה. בעוד יצרני ה-MEMS מודדים 3 נקודות דגימה ואז מפצים לפי ממוצע של ההיסט, חברת גלאדיאטור מבצעת מדידת היסט לכל רכיב בכל טמפ' במחזורים מרובים כדי שיהיה פיצוי מלא לכל התחום. החידוש של Gladiator הוא מניעת היסטרזיס גדול מדי הגורם למדיד להיות לא שמיש.
תהליך SWaP-C
חברת Gladiator קמה לפני 15 שנה כחברה מהפכנית ומובילה למדידים אינרציאליים עם ביצועים מדויקים. לקראת שנת 2020, החברה סיימה תהליך SWaP-C (Size, Weight, Power and Cost) לאופטימיזציה של כל המוצרים על מנת שיתאימו ליישומים צבאיים בסביבה מאתגרת.
קצב עיבוד מהיר – Velox™
אחת המגבלות של העולם הדיגיטלי זה קצב עיבוד האות. חברת Gladiator הנה היחידה בעולם שהטמיעה את יכולת העיבוד Velox המותאמת ליישומי סטביליזציה (עבודה בתקשורת דיגיטלית, מהירות של מדיד אנלוגי). דגימת בטכנולוגיית ה-Velox™ מתאפיינת בכמה פרמטרים חשובים:
-
10Khz Data Output
-
Message Timing 185 µsec
-
10M Baud Rate
-
450Hz Bandwidth
חברת Gladiator הנה יצרנית ה-MEMS היחידה שמייצרת בקצבים מהירים אלו.
גי'רוסקופ תלת צירי
ג'ירוסקופ תלת צירי בטכנולוגיית MEMS הנו הדבר הבא בתחום הבקרה והסטבליזציה. בזכות יכולת העיבוד המהיר (הטמעת ה-Velox), רעש מאד נמוך (0.0028/s/√Hz) מדובר ברכיב אידאלי לשמירת Line Of Sight בכל תנאי סביבה. המדיד המזערי הנו בגודל של קובייה בעלת צלע 0.6 אינץ' והוא שוקל רק כ-17 גרם.
Triaxial MEMS Gyro Up to 10kHz Output Rate
| G300D Gyro | G150Z Gyro | A40 Accel | |
|---|---|---|---|
| Gyro Range (°/s) | ±490 | ±100 | - |
| Gyro In-Run Bias (°/h) | 4 | 1.2 | - |
| Gyro ARW (°/s/√Hz) | 0.002 | 0.001 | - |
| Accelerometer Range (g) | - | - | ±6 |
| Accel In-Run Bias (mg) | - | - | 0.045 |
| Accel VRW (mg/√Hz) | - | - | 0.035 |
| Output (ext sync kHz) | 10 | analog | analog |
Inertial Measurement Unit
מדיד IMU הנו סנסור בעל 6 צירים והוא מודד את התאוצה הקווית בשלושה ממדים ואת המהירות הזוויתית בשלושה ממדים. השימוש שלו הנו לרוב עבור יציבות של עמדות נשק ומטע"דים. ה-INS (Inertial Navigation System) הנה מערכת ניווט מלאה המכילה IMU, דגימת אות לווין (GPS), ברומטר, ומסנן קלמן לתיקון שגיאות מדידה. קיימים מהנדסים שמעדיפים לממש את ה-INS בעצמם ורוכשים את ה-IMU לצורך הטמעה במערכת INS. במקרה זה נדרש שב-IMU יהיה מד תאוצה משופר כי מדובר ביישום של ניווט ולא סבטיליזציה. לשם כך פיתחה חברת Gladiator שני סוגי מדידי IMU: LandMark60 IMU עבור יישומי סטביליזציה קשיחים ומדיד LandMark60LX IMU המכיל מדי תאוצה משופרים בעלי רעש נמוך במיוחד 28µg VRW כדי שיתאימו לניווט.
| LandMark60LX IMU | LandMark60 IMU | MRM60 IMU | LandMark65 IMU | LandMark007X IMU | LandMark005 IMU | LandMark01 IMU | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Gyro Range (°/s) | ±490 | ±490 | ±250 | ±2000 | ±2000 | ±490 | ±490 |
| Gyro In-Run Bias (°/h) | 4 | 3 | 3 | 7 | 10 | 4 | 10 |
| Gyro ARW (°/s/√Hz) | 0.0016 | 0.0016 | 0.0016 | 0.002 | 0.002 | 0.002 | 0.0035 |
| Accelerometer Range (g) | ±15 | ±15 | ±6 | ±40 | ±200 | ±15 | ±15 |
| Accel In-Run Bias (mg) | 0.01 | 0.03 | 0.025 | 0.01 | 1 | 0.02 | 0.055 |
| Accel VRW (mg/√Hz) | 0.028 | 0.04 | 0.04 | 0.035 | 5 | 0.05 | 0.09 |
| Output (ext sync kHz) | 4 | 6 | analog | 4 | 10 | 10 | 5 |
מסנן קלמן חדש ליכולות ניווט חדשות
Gladiator הכריזה לאחרונה על Extended Kalman Filter ששולב ב-INS/GPS ומאפשר ל-INS להמשיך לנווט (מבחינת נ"צ וזוויות Pitch/Roll/Yaw) גם במצב של אובדן תקשורת מלא מול לוויני הניווט. דרישה זו הנה קריטית לניווט במנהרות, עבודה מתחת למים או באוויר בסביבה של חסימת תקשורת. החברה מציע שני סוגי INS שונים:
LandMark005 INS/GPS – מערכת INS קטנת ממדים וקלת משקל בעלת צריכת זרם נמוכה.
LandMark60 INS/GPS – מערכת INS עם ביצועים גבוהים עם יכולת ניווט גבוהה במצב של איבוד אות GPS.
מערכת INS/GPS מסוג LandMark005
| LandMark005 INS/GPS | LandMark60 INS/GPS | |
|---|---|---|
 |  | |
| Heading (GPS) | ±0.5° | ±0.3° |
| Pitch/Roll Angles | ±0.25° | ±0.1° |
| Velocity Accuacy | 0.1 m/s | 0.05 m/s |
| Free Inertial (typical) | 3 NMPH | 2 NMPH |
| GPS Acquisition (cold) | 27 seconds | 29 seconds |
| GPS Acquisition (hot) | 1 second | 1 second |
| Inertial Update Rate | 600 Hz | 600 Hz |
שימוש במדידי MEMS טקטי עבור כלי טיס נשלטים מרחוק
