IMU全称Inertial Measurement Unit,惯性测量单元,主要用来检测和测量加速度与旋转运动的传感器。其原理是采用惯性定律实现的,这些传感器从超小型的的MEMS传感器,到测量精度非常高的激光陀螺,无论尺寸只有几个毫米的MEMS传感器,到直径几近半米的光纤器件采用的都是这一原理。 较基础的惯性传感器包括加速度计和角速度计(陀螺仪),他们是惯性系统的重要部件,是影响惯性系统性能的主要因素。尤其是陀螺仪其漂移对惯导系统的位置误差增长的影响是时间的三次方函数。而高精度的陀螺仪制造困难,成本高昂。因此提高陀螺仪的精度、同时降低其成本也是当前追求的目标。凌思科技致力于提供先进的惯性导航系统,有需求可以来电购买先进的惯性导航系统!深圳LINS688惯性导航单元厂家
IMU零偏即IMU传感器零偏,是指IMU器件在静止状态下仍然存在的输出值,这个值是固定的,不会随时间变化。在实际使用中,零偏可以通过一些方法进行补偿,例如在初始启动过程中利用几秒钟的静态数据求平均即可扣掉大部分。 IMU零偏包括常值零偏、全温零偏误差、零偏重复性和零偏不稳定性等类型。常值零偏是指IMU器件生产出来后就不变化的一个值,好的器件在出厂前会进行标定,而便宜的器件则需要用户自行标定。全温零偏误差是指陀螺零偏在其额定工作范围内相对于室温零偏值的变化量,这种缓慢变化的零偏在跟GNSS组合导航中是可以被很快估计和补偿的。零偏重复性是指惯性器件不同次上电运行时的零偏的不重复程度,遇到这种情况,应该把器件进行彻底老化,保证数据输出的稳定性。零偏不稳定性反映器件上电稳定后其零偏随时间变化的情况,根据具体测算方法又分为两种,一种是我国的国军标定义的零偏不稳定性,另一种是Allan方差给出的零偏不稳定性。上海LINS620惯性导航先进的惯性导航系统,就选凌思科技,用户的信赖之选,欢迎您的来电哦!
传感器还可能具有交叉灵敏度,很多时候需要对此进行补偿,即使无须补偿,至少也需要加以了解。此外,惯性传感器的性能指标存在许多不同的标准,这使得上述问题的解决更加困难。当指定角速率传感器要求时,多数工业系统设计工程师主要关心的是陀螺仪稳定性(随时间发生的偏置估算),消费级陀螺仪通常不会规定这一特性。如果传感器的线性加速度性能较差,那么即使0.003°/s的良好陀螺仪偏置稳定性也可能毫无意义。例如,假设线性加速度特性为0.1°/s/G,在旋转±90° (1 G)的简单情况下,这将给0.003°/s的偏置稳定性增加0.1°的误差。加速度计通常与陀螺仪一起使用,以便检测重力影响,并且提供必要的信息来驱动补偿过程。 为了优化传感器性能并尽可能缩短开发时间,需要深入了解传感器灵敏度和应用环境。校准计划可以针对影响较大的因素进行定制,从而减少测试时间和补偿算法开销。面向具体应用的解决方案将适当的传感器与必要的信号处理结合在一起,如果具备高性价比并且提供现成可用的标准系统接口,这些解决方案将能消除许多工业客户过去所面临的实施和生产障碍。
在人形机器人领域,IMU技术可以帮助机器人在行走跨越障碍物等复杂动作中保持平衡和稳定性,以确保运动姿态的准确和流畅。 据公开资料显示,人形机器人中IMU的用量将达到2-4个,分别配置在头部、双足和胯部等关键部位。 除了特斯拉的Optimus外,目前全球凌思的人形机器人厂商如波士顿动力的Atlas和智元机器人的远征A1、优必选的WalkerX、宇树机器人的H1以及小米的CyberOne等都内置了IMU来实现精确的肢体动作控制。 IMU技术普遍除了应用于人形机器人领域,还在智能汽车禾和无人机等多个新兴产业中大有可为。先进的惯性导航系统,就选凌思科技,欢迎客户来电!
零偏不稳定性(Bias Instability) IMU传感器的零偏会随着时间发生漂移的现象被称为零偏不稳定性bias instability,也被称为flicker noise。零偏不稳定性通常会在低频下被观察到,而高频的闪烁噪声往往会被白噪声所掩盖。 由闪烁噪声引起的偏差波动通常被建模为随机游走(random walk)。零偏不稳定性测量描述了在固定条件(通常为恒温)下,在指定的时间段内传感器的零偏发生的变化。他是一款陀螺仪传感器或者IMU十分重要的指标。Bias instability通常指定为 1σ 值,单位为°/h,对不太精确的传感器也会采用°/s的单位。凌思科技致力于提供先进的惯性导航系统,有想法可以来我司参观了解。武汉LINS688惯性导航单元
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为了得到飞行器的位置数据,须对惯性导航系统每个测量通道的输出积分。陀螺仪的漂移将使测角误差随时间成正比地增大,而加速度计的常值误差又将引起与时间平方成正比的位置误差。这是一种发散的误差(随时间不断增大),可通过组成舒拉回路、陀螺罗盘回路和傅科回路 3个负反馈回路的方法来修正这种误差以获得准确的位置数据。 舒拉回路、陀螺罗盘回路和傅科回路都具有无阻尼周期振荡的特性。所以惯性导航系统常与无线电、多普勒和天文等导航系统组合,构成高精度的组合导航系统,使系统既有阻尼又能修正误差。 惯性导航系统的导航精度与地球参数的精度密切相关。高精度的惯性导航系统须用参考椭球来提供地球形状和重力的参数。由于地壳密度不均匀、地形变化等因素,地球各点的参数实际值与参考椭球求得的计算值之间往往有差异,并且这种差异还带有随机性,这种现象称为重力异常。正在研制的重力梯度仪能够对重力场进行实时测量,提供地球参数,解决重力异常问题。深圳LINS688惯性导航单元厂家