在這篇文章中，小編將對慣性測量單元的相關內容和情況加以介紹以幫助大家增進對慣性測量單元的了解程度，和小編一起來閱讀以下內容吧。

一、慣性測量單元及其技術背景

慣性測量單元是測量物體三軸姿態(tài)角(或角速率)以及加速度的裝置。一般的，一個IMU包含了三個單軸的加速度計和三個單軸的陀螺，加速度計檢測物體在載體坐標系統(tǒng)獨立三軸的加速度信號，而陀螺檢測載體相對于導航坐標系的角速度信號，測量物體在三維空間中的角速度和加速度，并以此解算出物體的姿態(tài)。在導航中有著很重要的應用價值。

利用三軸地磁計結合三軸加速度計，受外力加速度影響很大，在運動/振動等環(huán)境中，輸出方向角誤差較大,此外地磁傳感器有缺點，它的絕對參照物是地磁場的磁力線,地磁的特點是使用范圍大，但強度較低，約零點幾高斯，非常容易受到其它磁體的干擾，如果融合了Z軸陀螺儀的瞬時角度，就可以使系統(tǒng)數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定。加速度測量的是重力方向，在無外力加速度的情況下，能準確輸出ROLL/PITCH兩軸姿態(tài)角度 并且此角度不會有累積誤差，在更長的時間尺度內都是準確的。但是加速度傳感器測角度的缺點是加速度傳感器實際上是用MEMS技術檢測慣性力造成的微小形變，而慣性力與重力本質是一樣的,所以加速度計就不會區(qū)分重力加速度與外力加速度，當系統(tǒng)在三維空間做變速運動時，它的輸出就不正確了。

陀螺儀輸出角速度，是瞬時量，角速度在姿態(tài)平衡上是不能直接使用， 需要角速度與時間積分計算角度，得到的角度變化量與初始角度相加，就得到目標角度，其中積分時間Dt越小，輸出角度越精確,但陀螺儀的原理決定了它的測量基準是自身，并沒有系統(tǒng)外的絕對參照物，加上Dt是不可能無限小,所以積分的累積誤差會隨著時間流逝迅速增加，最終導致輸出角度與實際不符，所以陀螺儀只能工作在相對較短的時間尺度內。

二、慣性測量單元應用

慣性測量單元用于安裝了慣性導航系統(tǒng)的交通工具。如今，幾乎每個商業(yè)或軍事船只都安裝了慣性測量單元。大多數(shù)飛機也配備了慣性測量單元。同時，慣性測量單元也在飛行器中單獨使用,將慣性測量報告給飛行員(不論是在駕駛艙或遙控駕駛)。導航在導航系統(tǒng)中,將慣性測量單元的數(shù)據(jù)送入計算機,基于速度和時間計算其當前位置。例如,如果一個慣性測量單元安裝在一架以平均500英里每小時的速度向西行駛飛機上,那么指導電腦就會推斷出飛機在初始位置以西500英里位置上。如果在計算機系統(tǒng)中加上一個地圖,導航系統(tǒng)就可以使用這種方法來顯示飛行員飛機所在地理位置(類似于GPS導航系統(tǒng)，但不需要與任何外部組件通信，如衛(wèi)星)。這種導航的方法稱為航跡推算。

最早的慣性測量單位是被福特儀器公司設計建立，用來為美國空軍的飛機導航提供幫助，使飛行中飛機沒有任何外部輸入時，依舊可以進行導航。這在當時被稱為地面位置指示器：一旦飛行員輸入飛機在起飛時的經(jīng)度和緯度，慣性測量單元將在地圖上顯示飛行中的飛機的經(jīng)度和緯度的關系。

隨著科技的發(fā)展在民用領域、工業(yè)領域等將會越來越多的應用慣性測量單元。比如：無人駕駛、室內服務機器人、倉儲物流小車、室外送餐車、無人機等等都將會用到慣性測量單元這個模塊系統(tǒng)。

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