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大疆无人机效imu是效什么 惯性测量单元和陀螺仪

2021-04-07知识25

陀螺仪和加速度计在功能上有什么区别? 加速度计用于测量加速度。借助一个三轴加速度计可以测得一个固定平台相对地球表面的运动方向,但是一旦平台运动起来,情况就会变得复杂的多。如果平台做自由落体,加速度计。

IMU 什么意思? 惯性测量单元(英文:Inertial measurement unit,简称IMU)是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。陀螺仪及加速度计是IMU的主要元件,其精度直接影响到惯性系统的精度。在实际工作中,由于不可避免的各种干扰因素,而导致陀螺仪及加速度计产生误差从初始对准开始,其导航误差就随时间而增长,尤其是位置误差,这是惯导系统的主要缺点。所以需要利用外部信息进行辅助,实现组合导航,使其有效地减小误差随时间积累的问题。为了提高可靠性,还可以为每个轴配备更多的传感器。一般而言IMU要安装在被测物体的重心上。一般情况,一个IMU包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺仪,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,而陀螺仪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。IMU大多用在需要进行运动控制的设备,如汽车和机器人上。也被用在需要用姿态进行精密位移推算的场合,如潜艇飞机和航天器的惯性导航设备等。来自文库。

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。

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