2018年01月12日

惯性测量单元是测量物体三轴姿态角以及加速度的设备。通常情况下,一个IMU包含了三个单轴的陀螺以及三个单轴的加速度计,加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号,而陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信号,测量物体在三维空间中的角速度和加速度,并以此解算出物体的姿态。在导航中有着很重要的应用价值。

惯性测量单元,理论力学告诉我们,所有的运动都可以分解为一个直线运动和一个旋转运动,而这个惯性测量单元就是用来测量这两种运动,直线运动通过加速度计可以测量,旋转运动则通过陀螺来测量。两者的绝妙组合使得惯性测量单元应运而生。

惯性测量单元中的每个轴配备更多的传感器可以提高可靠性。一般来说IMU要安装在被测物体的重心上来使用。IMU大多用在需要进行运动控制的设备上,例如汽车和机器人。也常被用在需要用姿态进行精密位移推算的场合,如潜艇、飞机、导弹和航天器的惯性导航设备等。

惯性测量单元IMU属于捷联式惯导,该系统有两个加速度传感器与三个速度传感器(陀螺)组成,加速度计用来感受飞机相对于地垂线的加速度分量,速度传感器用来感受飞机的角度信息,该子部件主要有两个A/D转换器AD7716BS与64K的E/EPRO存储器X25650构成,A/D转换器采用IMU各传感器的模拟变量,转换为数字信息后经过CPU计算后最后输出飞机俯仰角度、倾斜角度与侧滑角度,E/EPROM存储器主要存储了IMU各传的线性曲线图与IMU各传感器的件号与序号,部品在刚开机时,图像处理单元读取E/EPROM内的线性曲线参数为后续角度计算提供初始信息。

我们可以假设惯性测量单元的陀螺和加速度计的测量是没有任何误差的,那么通过陀螺则可以精确的测量物体的姿态。通过加速度计可以二次积分得出位移,实现完整的6DOF,也就是说带着一台这种理论型的IMU在宇宙任何位置运动的人,我们都可以知道他当前的姿态和相对位移,这将不局限于任何场所。

IMU实际上也是这样的。绝对精确的传感器是不存在的,只有相对精确,惯性测量单元的陀螺仪用的一般是光纤陀螺或者是机械陀螺。这种陀螺的成本相对来说很高,精度相对MEMS陀螺也很高。但精度高并不代表它准确,IMU的姿态精度参数通常是一小时飘多少度,比如xbow的低端的有一小时3度的。

随着现代科技的发展,更多科学有效的解决方案会应用于复杂的场合当中。以惯性测量单元搭配的传感器不仅在精度和灵敏度上达到要求,更具有广阔的应用领域。


新闻中心


惯性测量单元—姿态导航神器

惯性导航-现代飞行依据
航姿参考系统未来智能无人机的必不可少的组件

上一主题:

下一主题:

本网站由阿里云提供云计算及安全服务