惯性测量单元的背景技术 利用三轴地磁解耦和三轴加速度计，受外力加速度影响很大，在运动/振动等环境中，输出方向角误差较大，此外地磁传感器有缺点，它的绝对参照物是地磁场的磁力线，地磁的特点是使用范围大，但强度较低，约零点几高斯，非常容易受到其它磁体的干扰，如果融合了Z轴陀螺仪的瞬时角度，就可以使系统数据更加稳定。加速度测量的是重力方向，在无外力加速度的情况下，能准确输出ROLL/PITCH两轴姿态角度 并且此角度不会有累积误差，在更长的时间尺度内都是准确的。但是加速度传感器测角度的缺点是加速度传感器实际上是用MEMS技术检测惯性力造成的微小形变，而惯性力与重力本质是一样的，所以加速度计就不会区分重力加速度与外力加速度，当系统在三维空间做变速运动时，它的输出就不正确了。陀螺仪输出角速度，是瞬时量，角速度在姿态平衡上是不能直接使用，需要角速度与时间积分计算角度，得到的角度变化量与初始角度相加，就得到目标角度，其中积分时间Dt越小，输出角度越精确，但陀螺仪的原理决定了它的测量基准是自身，并没有系统外的绝对参照物，加上Dt是不可能无限小，所以积分的累积误差会随着时间流逝迅速增加，最终导致输出角度与实际不符，所以陀螺仪只能工作在相对较短的时间尺度内。
惯性动作捕捉系统比如Xsens的系统校准具体是怎么实现的，其中人体初始姿态是如何用四元数表示的。 惯性动作捕捉系统包括多个无线运动传感设备组成的网络连接到被安装到捕捉人的身体上。每个传感器可以直接测量三维转动量以及加速度。每个惯性传感器测量单元包含陀螺仪、加速度计、磁传感器以及数字信号处理器，加速度测量重力向量获得roll、pitch参考量，磁传感器通过地磁测量获得yaw的参考方向，通过采用陀螺仪传感器对运动进行测量得到动作捕捉数据（所以惯性动作捕捉也被称作陀螺仪动作捕捉系统），通过数字信号处理器对所有的传感器信息的数据融合（sensor fusion），以获得精确、稳定的动作捕捉数据。
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谁能告诉我IMU惯性测量单元和VG垂直陀螺还有AHRS高度航向参考系统有什么具体的不同？ IMU惯性测量单元（陀螺和加速度）输出角速度和加速度值，VG垂直陀螺输出的是在IMU基础上进行实践积分后得到的姿态（俯仰和横滚）角度值（角速度单位是°/S，角度单位是°，能理解吧，跟速度和位移的区别一样）。AHRS中一般加了磁场计（相当于指南针、罗盘），输出航向、姿态角度等值。AHRS称为航姿参考系统包括多个轴向传感器，能够为飞行器提供航向，横滚和侧翻信息，这类系统用来为飞行器提供准确可靠的姿态与航行信息。航姿参考系统与惯性测量单元IMU的区别在于，航姿参考系统（AHRS）包含了嵌入式的姿态数据解算单元与航向信息，惯性测量单元（IMU）仅仅提供传感器数据，并不具有提供准确可靠的姿态数据的功能。目前常用的航姿参考系统（AHRS）内部采用的多传感器数据融合进行的航姿解算单元为卡尔曼滤波器。
