MEMS 與(yu) FOG：環形激光陀螺儀(yi) (RLG) 自 1963 年首次問世以來一直主導著慣性導航市場，最近其主導地位因光纖陀螺儀(yi) (FOG) 技術的改進而受到挑戰。這些技術進步正在緩慢但肯定地侵蝕 RLG 在慣性導航市場中的地位，使老化的技術變得無關(guan) 緊要。
這是一個(ge) 合理的問題，因為(wei) 近年來該技術已取得了長足的進步，MEMS 陀螺儀(yi) 傳(chuan) 感器實現了更高的精度、改進的誤差特性和更好的 g 靈敏度，從(cong) 而極大地提高了 MEMS 的整體(ti) 性能。現在，這兩(liang) 種技術經常在眾(zhong) 多戰術和導航級應用中正麵交鋒。
選擇慣性技術曾經是一個(ge) 簡單的決(jue) 定，但隨著兩(liang) 種技術之間的競爭(zheng) 加劇，導航工程師被迫更加關(guan) 注其特定應用的 SWaP-C（尺寸、重量、功率和成本）等因素在選擇任一解決(jue) 方案之前。
光纖已成為(wei) 高端應用久經考驗的解決(jue) 方案，慢慢取代了老化的 RLG 技術。由於(yu) 其噪聲極低的光纖陀螺儀(yi) ，該技術提供了無與(yu) 倫(lun) 比的性能，可實現極其精確的導航，並且相對於(yu) 其他技術具有較低的偏置不穩定性和漂移，這對於(yu) 在 GNSS 被拒絕的環境中保持正常運行至關(guan) 重要。
FOG INS被認為(wei) 更適合關(guan) 鍵導航解決(jue) 方案，例如深海水下導航和航空航天應用。雖然其較高的成本使其對低端市場望而卻步，但對價(jia) 格不太敏感的最終用戶（例如軍(jun) 用和商用飛機製造商）將負擔得起更高的精度。 FOG 固有的較低漂移也使其成為(wei) 長期 GNSS 拒絕應用的首選，因為(wei) 整體(ti) 誤差甚至低於(yu) 可用的最精確的 MEMS INS。
使該技術如此有吸引力的另一個(ge) 獨特功能是光纖陀螺儀(yi) 的尋北能力。即使在運動時，FOG 也能精確測量地球的自轉角速度，並且能夠在幾分鍾內(nei) 準確確定北方並實現陀螺羅盤航向。對於(yu) 不能長時間依賴任何 GPS 信號的海底應用來說，這是一項特別受歡迎的功能。相反，MEMS技術沒有足夠的陀螺儀(yi) 精度，需要依靠磁力計或雙天線GNSS來獲得準確的航向。
FOG 和 MEMS 精度都會(hui) 受到溫度變化的影響。通常可以通過在工作溫度範圍內(nei) 校準係統來緩解此問題。 MEMS 技術對溫度波動高度敏感，需要仔細的溫度補償(chang) 。相比之下，設計良好、經過適當絕緣和校準的光纖陀螺通常會(hui) 表現更好。
最後，雖然 FOG INS 在易振動的環境中無法避免錯誤，但由於(yu) FOG 沒有任何移動部件，因此它們(men) 可以比 MEMS 同類產(chan) 品更好地處理振動。因此，FOG 是采礦、工業(ye) 應用和航空航天領域重型設備穩定的首選方法，在這些領域，飛機（尤其是機翼）會(hui) 承受非常高的振動。
微機電係統（或 MEMS）自 20 世紀 50 年代推出以來取得了快速發展。該技術由微型集成電路和矽基微電子技術製成，極大地改變了工業(ye) 和消費電子產(chan) 品。對於(yu) 慣性測量單元和慣性導航係統，MEMS 技術催生了各種慣性傳(chuan) 感器，包括陀螺儀(yi) 、加速度計和磁力計。
到目前為(wei) 止，MEMS 的主要優(you) 點是其成本極低，通常是 FOG 同類產(chan) 品的 10 倍以上。使用更便宜的材料、先進的製造工藝、更小的尺寸和大規模采用，都有助於(yu) MEMS 的生產(chan) 成本更低。如今，它廣泛應用於(yu) 車載 GPS、無人機或攝像頭指向等應用，而 FOG 技術的成本太高，無法實現商業(ye) 意義(yi) 。
MEMS 設備還非常小且重量輕，因此可以在智能手機和玩具等狹小的空間中使用。 MEMS 現在隨處可見，從(cong) 消費級應用到工業(ye) 級應用，各行各業(ye) 都有其身影。這種小尺寸顯著推動了 MEMS 在無人機測量市場的采用，尤其是 LiDAR 測量，該領域需要更高的精度，同時保持相對較小和較輕的尺寸，以便適合無人機。相比之下，光纖陀螺要大得多、重得多，從(cong) 而減少了合適應用的數量。
MEMS 的耗電量也比 FOG 低，因此能源受限的車輛可以實現更長的任務時間。 MEMS 憑借其小尺寸和輕量化的特性，成為(wei) 許多需要最低 SWaP-C（尺寸、重量、功耗和成本）的無人駕駛車輛的首選解決(jue) 方案。
但 MEMS 也並非沒有局限性。由於(yu) 其機械特性和部件在高頻下振動，MEMS 對振動更加敏感，尤其是在諧波頻率下。振動會(hui) 增加傳(chuan) 感器輸出信號的噪聲，從(cong) 而導致需要通過軟件進行校正的偏差。
這個(ge) 問題可能會(hui) 產(chan) 生一些實際後果。人們(men) 發現，相當數量的無人機陀螺儀(yi) 在可聽頻率和超聲波頻率範圍內(nei) 都具有諧振頻率，這使得它們(men) 容易受到揚聲器噪聲的影響。因此，可以使用設置為(wei) 正確頻率的揚聲器通過“聲波攻擊”在遠處使無人機墜毀。
由於(yu) 線性加速度，MEMS 在陀螺儀(yi) 測量中通常也容易出現 g 靈敏度誤差，從(cong) 而導致較大的偏差，直接影響 INS 姿態估計的準確性。雖然加速度通常很短（隻有幾秒），但在無人機等高動態領域中卻很劇烈（5g 或更高），但隨著時間的推移誤差的累積不容忽視，需要進行補償(chang) 。校正是在濾波器級別完成的，但又增加了 FOG 替代方案不易受到影響的複雜性。
FOG 和 MEMS 解決(jue) 方案並不總是容易相互比較，因為(wei) 價(jia) 格和性能之間的權衡仍然相當巨大。然而，當將低端 FOG 與(yu) 高端 MEMS 進行比較時，MEMS 在尺寸、重量、功耗和成本方麵的吸引力與(yu) 性能的小幅提升相比可能很有吸引力。
最終，在這兩(liang) 個(ge) 係統中，FOG 將始終提供盡可能高水平的性能。真正的問題是：您的預算能否達到所需的性能水平，以及應用程序能否適應尺寸、重量和功率的增加。
| 標準 | MEMS | FOG |
| 偏置不穩定 | Good | Best |
| 初始偏差 | Poor | Excellent（出色） |
| 尺寸 | Small | Larger較大 |
| 力量 | Low | Moderate |
| Heading | 磁的 | 尋北/陀螺羅經 |
| 磁幹擾 | Yes | No |
| 加速度和振動 | Good | Best |
| G 力誤差 | Yes | No |
| 價格 | 最低 | 最高 |
| 應用 | MEMS | FOG |
| 無人機/無人機 | 有效載荷小、成本敏感、低功耗、體積小 | |
| 海底 | 最佳姿態精度、尋北、偏差穩定性更好 | |
| 飛機 | 更好的偏置穩定性 | |
| 地麵車輛 | 價格便宜，性能良好，適用於許多應用 | 最適合高精度測量和長時間 GNSS 中斷 |
| 海洋 | 易於設置（例如使用GNSS 指南針） | 最佳姿態精度、尋北、偏差穩定 |
| 賽車 | 更小、功率更低、抗重力性能好 | |
| 測量 | 體積小、功耗低 | 最棒的演示 |
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