IMU 全称Inertial Measurement Unit,中文叫惯性测量单元,是用来测量物体加速度、角速度、磁场,高度等的元器件。惯性测量元件包括多种传感器,比如倾角仪、加速度计、陀螺仪、磁力计、气压计等。而市面上一般IMU传感器是由一种或多种惯性测量单元组成,通过传感器融合算法,获得物体的运动、航向、姿态(滚动角、俯仰角和偏航角)等。 一般IMU传感器包括3轴、6轴、9轴甚至10轴IMU传感器,就是不同数量的测量单元组成。其中常见的6轴IMU传感器由三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺仪组成,9轴IMU传感器在3轴加速度计和3轴陀螺仪基础上增加了磁力计。10轴IMU传感器又新增了气压计,用于测量气压高度。凌思科技是一家专业提供先进的惯性导航系统的公司,有想法的不要错过哦!深圳LINS355惯性导航传感器
IMU的标定过程主要涉及内参标定,其目的是消除或减少IMU系统内部产生的误差。IMU通常包含三轴陀螺仪和三轴加速度计,两者在测量原理和性能上有所不同。陀螺仪适合测量高速运动中的角速度,但存在零点漂移问题,易受温度等环境因素影响;加速度计则适合测量低频加速度,但数据易受震动影响。 内参标定的关键在于建立IMU误差的数学模型,主要包括零偏、尺度偏差和轴偏差。零偏是指IMU静止时测量的非零角速度或加速度;尺度偏差是由于物理量转换成电学量(如电压、电阻和电流)时,各轴之间的转换系数不一致;轴偏差则是由于制造过程中的不完美导致的。北京MMG200惯性导航厂家先进的惯性导航系统,就选凌思科技,用户的信赖之选,有需求可以来电购买!
智能手环 当我们走路或跑步时,我们创造了一些加速模式,当我们的脚接触地面时,我们减速或慢下来,当我们的脚离开地面时,我们加速。由于这些行走和奔跑对我们来说是自然的,我们只是从来没有注意到这个微小的加速度。 智能手环里也包含了IMU传感器,它能够感应到这种微小的变化,通过感应这些运动,判断人是在走路、跑步还是静止不动,这样将数据输出到手环里的计步器,从而统计运动步数。 但由于手环的体积较小,致使所用的IMU传感器体积比较小、灵敏度较低,故统计的步数也不够准确。
早期的惯性测量单元是机械式陀螺仪,主要用于航海测量航向,后在二战时,德国飞弹采用陀螺仪确定方向和角速度,用加速度计测试加速度,从而控制飞行姿态,争取让飞弹落到想去的地方,但那时的仪器精度较低。而后1976年等提出了现代光纤陀螺仪的基本设想,以及后来的激光陀螺仪,使得陀螺仪灵敏度高,工作可靠,使得其在飞机、航天器和船舶的控制和导航上得到普遍的应用。 但IMU推动极速发展的趋势还是采用MEMS制程的传感器,MEMS中文叫微机电系统( Micro-Electro-Mechanical System),借用微电子加工的方式把庞大的惯性测量单元做到几微米甚至更小的尺寸,除此以外,还能借助微电子加工的优势获得更低的功耗,更轻的重量,更好的量产性和一致性。凌思科技为您提供先进的惯性导航系统,欢迎您的来电哦!
由于制作工艺的原因,惯性传感器测量的数据通常都会有一定误差。凌思种误差是偏移误差,也就是陀螺仪和加速度计即使在没有旋转或加速的情况下也会有非零的数据输出。要想得到位移数据,我们需要对加速度计的输出进行两次积分。在两次积分后,即使很小的偏移误差会被放大,随着时间推进,位移误差会不断积累,较终导致我们没法再跟踪物体的位置。第二种误差是比例误差,所测量的输出和被检测输入的变化之间的比率。与偏移误差相似,在两次积分后,随着时间推进,其造成的位移误差也会不断积累。第三种误差是背景白噪声,如果不给予纠正,也会导致我们没法再跟踪物体的位置。先进的惯性导航系统,就选凌思科技,用户的信赖之选。上海LINS-G202惯性导航模块价格
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陀螺仪:测量瞬时旋转角速度。虽然加速度计可以测量线性加速度,但它们不能测量扭转或旋转运动。而陀螺仪测量关于三个轴的角速度:俯仰(x轴)、滚动(y轴)和偏转(z轴)。故陀螺仪可用于确定物体在3D空间内的方位。但陀螺仪没有初始参考系(如重力),故需要与加速度计结合来测量角位置。陀螺仪由于温度变化、摩擦力、不稳定力矩等因素,会产生漂移误差,而随时间累积,漂移误差无限增长,也就是所谓温漂和零漂。 磁力计:磁力计,顾名思义,用来测量磁场。它可以通过测量传感器所在空间点的空气磁通量密度来探测地球磁场的波动。通过这些波动,它找到了指向地球磁北的矢量。这可以与加速度计和陀螺仪数据结合来确定凌思航向。磁力计可能因为环境中存在的电源线和钢结构,导致磁场产生畸变。深圳LINS355惯性导航传感器