硬件電路設(shè)計(jì)之“IMU簡(jiǎn)介”
時(shí)間：2021-09-18 17:52:48
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[導(dǎo)讀]本文主要介紹IMU的組成、原理、應(yīng)用及廠家等等。IMU（Inertialmeasurementunit，慣性測(cè)量單元），由于所有的運(yùn)動(dòng)都可以分解為一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這個(gè)慣性測(cè)量單元就是測(cè)量這兩種運(yùn)動(dòng)的，直線運(yùn)動(dòng)通過(guò)加速度計(jì)（accelerometer、gsensor）可...
本文主要介紹IMU的組成、原理、應(yīng)用及廠家等等。
IMU（Inertial measurement unit，慣性測(cè)量單元），由于所有的運(yùn)動(dòng)都可以分解為一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這個(gè)慣性測(cè)量單元就是測(cè)量這兩種運(yùn)動(dòng)的，直線運(yùn)動(dòng)通過(guò)加速度計(jì)（accelerometer、gsensor）可以測(cè)量，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)則通過(guò)陀螺儀（gyroscope）進(jìn)行測(cè)量。同理也可以理解為一個(gè)解決速度問(wèn)題，一個(gè)解決方向問(wèn)題，加速度計(jì)能測(cè)量出三軸的加速度，陀螺儀能測(cè)量出X，Y，Z三軸的角速度。常見(jiàn)的IMU有六軸的、七軸的、九軸的等等，六軸的包括三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀，七軸的包括三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀和氣壓計(jì)，九軸的包括三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀和三軸磁力計(jì)。
相對(duì)于傳統(tǒng)的六軸IMU，增加氣壓計(jì)用于修正高度，磁力計(jì)用于修正姿態(tài)。同時(shí)還有外部增加GPS用于修正位置的長(zhǎng)期漂移。IMU有兩個(gè)重要的特性，第一是更新頻率高，工作頻率可以達(dá)到100Hz以上，可以提供接近實(shí)時(shí)的位置信息；第二是短時(shí)間內(nèi)的推算精度高，不會(huì)有太大的誤差。但是IMU的缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生誤差積累，運(yùn)動(dòng)誤差會(huì)隨時(shí)間增加而增加，所以IMU只能短時(shí)定位，提供的是一個(gè)相對(duì)的定位信息，它的作用是測(cè)量相對(duì)于起點(diǎn)物體所運(yùn)動(dòng)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(dāng)在某些GPS信號(hào)微弱的地方時(shí)，IMU就可以發(fā)揮它的作用，可以讓運(yùn)動(dòng)物體繼續(xù)獲得絕對(duì)位置的信息?，F(xiàn)在通用的辦法是結(jié)合GPS和IMU來(lái)進(jìn)行來(lái)定位，一方面，IMU彌補(bǔ)了GPS更新頻率較低的缺陷；另一方面，GPS反過(guò)來(lái)糾正了IMU的運(yùn)動(dòng)誤差累積。根據(jù)不同的使用場(chǎng)景，對(duì)IMU的精度有不同的要求，精度高，也意味著成本高。
IMU（Inertial measurement unit，慣性測(cè)量單元），由于所有的運(yùn)動(dòng)都可以分解為一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這個(gè)慣性測(cè)量單元就是測(cè)量這兩種運(yùn)動(dòng)的，直線運(yùn)動(dòng)通過(guò)加速度計(jì)（accelerometer、gsensor）可以測(cè)量，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)則通過(guò)陀螺儀（gyroscope）進(jìn)行測(cè)量。同理也可以理解為一個(gè)解決速度問(wèn)題，一個(gè)解決方向問(wèn)題，加速度計(jì)能測(cè)量出三軸的加速度，陀螺儀能測(cè)量出X，Y，Z三軸的角速度。常見(jiàn)的IMU有六軸的、七軸的、九軸的等等，六軸的包括三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀，七軸的包括三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀和氣壓計(jì)，九軸的包括三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀和三軸磁力計(jì)。
相對(duì)于傳統(tǒng)的六軸IMU，增加氣壓計(jì)用于修正高度，磁力計(jì)用于修正姿態(tài)。同時(shí)還有外部增加GPS用于修正位置的長(zhǎng)期漂移。IMU有兩個(gè)重要的特性，第一是更新頻率高，工作頻率可以達(dá)到100Hz以上，可以提供接近實(shí)時(shí)的位置信息；第二是短時(shí)間內(nèi)的推算精度高，不會(huì)有太大的誤差。但是IMU的缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生誤差積累，運(yùn)動(dòng)誤差會(huì)隨時(shí)間增加而增加，所以IMU只能短時(shí)定位，提供的是一個(gè)相對(duì)的定位信息，它的作用是測(cè)量相對(duì)于起點(diǎn)物體所運(yùn)動(dòng)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(dāng)在某些GPS信號(hào)微弱的地方時(shí)，IMU就可以發(fā)揮它的作用，可以讓運(yùn)動(dòng)物體繼續(xù)獲得絕對(duì)位置的信息?，F(xiàn)在通用的辦法是結(jié)合GPS和IMU來(lái)進(jìn)行來(lái)定位，一方面，IMU彌補(bǔ)了GPS更新頻率較低的缺陷；另一方面，GPS反過(guò)來(lái)糾正了IMU的運(yùn)動(dòng)誤差累積。根據(jù)不同的使用場(chǎng)景，對(duì)IMU的精度有不同的要求，精度高，也意味著成本高。
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