慣性測量單元IMU工作原理是什么?戰(zhàn)術級慣性測量單元產(chǎn)品推薦!
一直以來,測試測量都是大家的關注焦點之一。因此針對大家的興趣點所在,小編將為大家?guī)?a href="/tags/慣性測量單元" target="_blank">慣性測量單元IMU的相關介紹,詳細內(nèi)容請看下文。
一、慣性測量單元IMU的工作原理
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。IMU大多用在需要進行運動控制的設備,如汽車和機器人上。也被用在需要用姿態(tài)進行精密位移推算的場合,如潛艇、飛機、導彈和航天器的慣性導航設備等。
慣性測量單元的原理和黑暗中走小碎步很相似。在黑暗中,由于自己對步長的估計和實際走的距離存在誤差,走的步數(shù)越來越多時,自己估計的位置與實際的位置相差會越來越遠。走第一步時,估計位置與實際位置還比較接近;但隨著步數(shù)增多,估計位置與實際位置的差別越來越大。根據(jù)此方法推廣到三維,就是慣性測量單元的原理。
學術上的表述是:以牛頓力學定律為基礎,通過測量載體在慣性參考系的加速度,將它對時間進行積分,且把它變換到導航坐標系中,就能夠得到在導航坐標系中的速度、偏航角和位置等信息。
因此,通俗來講,慣性測量裝置IMU屬于捷聯(lián)式慣導,該系統(tǒng)有三個加速度傳感器與三個角速度傳感器(陀螺)組成,加速度計用來感受相對于地垂線的加速度分量,速度傳感器用來感受角度信息。
值得注意的是,慣性測量單元提供的是一個相對的定位信息,它的作用是測量相對于起點物體所運動的路線,所以它并不能提供你所在的具體位置的信息,因此,它常常和GPS一起使用,當在某些GPS信號微弱的地方時,IMU就可以發(fā)揮它的作用,可以讓汽車繼續(xù)獲得絕對位置的信息,不至于“迷路”。
二、SBG Systems戰(zhàn)術級慣性測量單元
那么,在這部分呢,我們主要來了解一款慣性測量單元新品——SBG Systems戰(zhàn)術級慣性測量單元Pulse-40。
SBG Systems推出其首款戰(zhàn)術級慣性測量單元(IMU):Pulse-40,專為在惡劣條件下實現(xiàn)高性能運動感知而設計,但針對在所有條件下都需要精度和穩(wěn)定性的應用進行了小型化。
這款戰(zhàn)術級IMU的用例包括作戰(zhàn)系統(tǒng)、衛(wèi)星通信、機器人技術、激光雷達(LiDAR)、萬向節(jié)、攝像頭和慣性導航系統(tǒng)(INS)等。
Pulse-40 IMU提供六個自由度運動感知,在獨特的冗余設計中集成了三軸MEMS加速度計和三軸MEMS陀螺儀,可在縮小器件尺寸的同時將性能發(fā)揮到最大。
在性能規(guī)格方面,Pulse-40 IMU具有出色的陀螺儀和加速度計零偏不穩(wěn)定性,分別為0.8°/h和6μg,可實現(xiàn)長時間航位推算并保持出色的航向性能。Pulse-40 IMU中的MEMS傳感器具有極低的振動校正誤差(VRE),能夠承受高達10g(RMS)的高振動環(huán)境。
嵌入式連續(xù)內(nèi)置測試可確保工作期間的數(shù)據(jù)可靠性,這是重要應用的關鍵參數(shù)。Pulse-40 IMU無需定期維護,因為包括加速老化在內(nèi)的眾多認證和測試確保傳感器行為隨時間保持穩(wěn)定。
憑借非常低的陀螺儀噪聲和零偏不穩(wěn)定性,Pulse-40 IMU的導航性能在GNSS受到干擾或無信號的情況下能夠發(fā)揮很好的效用。這款戰(zhàn)術級IMU無需出口許可證,也不用遵守國際武器貿(mào)易條例(ITAR)。
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