IMU-惯性测量单元
IMU（惯性测量单元）简介
个球好了：的，在实际应用中，可能通过弹簧等装置来测量力。
这个力可以是加速度引起的，但在下面的例子中，我们会发现它不一定是加速度引起的。
如果我们把模型放在地球上，球会落在Z-墙面上并对其施加一个1g的力，见下图：在这种情况下盒子没有移动但我们任然读取到Z轴有-1g的值。
球在墙壁上施加的压力是由引力造成的。
在理论上，它可以是不同类型的力量- 例如，你可以想象我们的球是铁质的，将一个磁铁放在盒子旁边那球就会撞上另一面墙。
引用这个例子只是为了说明加速度计的本质是检测力而非加速度。
只是加速度所引起的惯性力正好能被加速度计的检测装置所捕获。
虽然这个模型并非一个MEMS传感器的真实构造，但它用来解决与加速度计相关的问题相当有效。
实际上有些类似传感器中有金属小球，它们称作倾角开关，但是它们的功能更弱，只能检测设备是否在一定程度内倾斜，却不能得到倾斜的程度。
到目前为止，我们已经分析了单轴的加速度计输出，这是使用单轴加速度计所能得到的。
三轴加速度计的真正价值在于它们能够检测全部三个轴的惯性力。
让我们回到盒子模型，并将盒子向右旋转45度。
现在球会与两个面接触：Z-和X-，见下图：0.71g这个值是不是任意的，它们实际上是1/2的平方根的近似值。
我们介绍加速度计的下一个模型时这一点会更清楚。
在上一个模型中我们引入了重力并旋转了盒子。
在最后的两个例子中我们分析了盒子在两种情况下的输出值，力矢量保持不变。
虽然这有助于理解加速度计是怎么和外部力相互作用的，但如果我们将坐标系换为加速度的三个轴并想象矢量力在周围旋转，这会更方便计算。
请看看在上面的模型，我保留了轴的颜色，以便你的思维能更好的从上一个模型转到新的模型中。
想象新模型中每个轴都分别垂直于原模型中各自的墙面。
矢量R是加速度计所检测的矢量（它可能是重力或上面例子中惯性力的合成）。
RX，RY，RZ是矢量R在X，Y，Z 上的投影。
请注意下列关系：，R ^ 2 = RX ^ 2 + RY ^ 2 + RZ ^ 2（公式1）此公式等价于三维空间勾股定理。
imu测量原理
imu测量原理IMU（Inertial Measurement Unit）测量原理是指利用惯性测量的技术来实现多参数测量、定位和姿态估计的一种方法。
该技术广泛应用于自动导航、无人机、军事装备等领域。
下面我们将分步骤阐述IMU测量原理。
第一步：定义IMU是一个复合的传感器系统，通常包括三个加速度计和三个陀螺仪。
加速度计被用来测量物体在三个轴上的加速度，而陀螺仪被用来测量物体绕三个轴的旋转速率。
此外，IMU还可以包括一些其他的传感器，比如磁力计和气压计，以增加测量数据的准确性。
第二步：加速度计加速度计是IMU中最简单的传感器。
它由一个质量和一个弹簧组成。
当物体受到加速度时，质量就会与弹簧发生相对移动，其位移量与加速度成正比。
加速度计可以测量物体沿着三个轴的加速度，如下图所示。
图1 IMU加速度计示意图第三步：陀螺仪陀螺仪可以测量物体沿着三个轴的旋转速率。
其工作原理基于陀螺器保持其原有方向的特性。
陀螺仪通常由一个刚体和一个测量装置组成。
当物体绕轴旋转时，刚体会发生转动，此时测量装置会感应到变化，并输出一定的电信号。
如下图所示。
图2 IMU陀螺仪示意图第四步：测量参数IMU可以利用加速度计和陀螺仪测量物体在空间中的位置、速度和姿态。
加速度计可用于测量位移、速度和重力加速度，而陀螺仪可测量物体的角速度。
通过对这些参数的测量，我们可以精确地确定物体在空间中的位置、速度和姿态，从而实现导航、定位和姿态估计等应用。
第五步：误差校正IMU在实际使用中可能会受到一些误差的影响，比如噪声、漂移等。
因此，在使用IMU进行测量之前，需要进行误差校正。
误差校正主要包括以下几个方面：加速度计零漂校正、陀螺仪漂移校正、温度补偿等。
总结：IMU测量原理是一种基于惯性测量的技术，可以用于实现多参数测量、定位和姿态估计。
IMU由加速度计和陀螺仪等传感器组成，可以测量物体的加速度、角速度等参数。
通过对这些参数的测量，可以实现精确的导航、定位和姿态估计等应用。
imu测量原理
imu测量原理IMU测量原理是指惯性测量单元（IMU）的工作原理。
IMU是一种用于测量物体运动状态的设备，它可以测量物体的加速度、角速度和方向。
IMU通常由加速度计、陀螺仪和磁力计组成，这些传感器可以测量物体的加速度、角速度和磁场强度，从而确定物体的运动状态。
加速度计是IMU中最基本的传感器之一，它可以测量物体的加速度。
加速度计的工作原理是利用质量的惯性来测量加速度。
加速度计通常由一个质量块和一个弹簧组成，当物体加速时，质量块会受到弹簧的拉力，从而产生位移。
通过测量位移，可以确定物体的加速度。
陀螺仪是IMU中另一个重要的传感器，它可以测量物体的角速度。
陀螺仪的工作原理是利用旋转的惯性来测量角速度。
陀螺仪通常由一个旋转的轴和一个感应器组成，当物体旋转时，旋转的轴会受到惯性力的作用，从而产生位移。
通过测量位移，可以确定物体的角速度。
磁力计是IMU中最后一个传感器，它可以测量物体的方向。
磁力计的工作原理是利用磁场的变化来测量方向。
磁力计通常由一个磁场感应器和一个磁场源组成，当物体转动时，磁场感应器会受到磁场的变化，从而产生电信号。
通过测量电信号，可以确定物体的方向。
IMU测量原理的应用非常广泛，例如在飞行器、汽车、机器人等领域中都有广泛的应用。
IMU可以帮助这些设备确定自身的运动状态，从而实现自主导航和控制。
IMU还可以用于运动捕捉、姿态估计、虚拟现实等领域，为人们提供更加真实的体验。
IMU测量原理是一种基于惯性测量的技术，它可以测量物体的加速度、角速度和方向。
IMU的应用非常广泛，可以帮助设备实现自主导航和控制，也可以用于运动捕捉、姿态估计、虚拟现实等领域。
IMU的发展将为人们带来更加便捷、高效、真实的体验。
自动驾驶基础——惯性测量单元（IMU）
自动驾驶基础——惯性测量单元（IMU）展开全文本文介绍了IMU在自动驾驶技术中的重要作用，严格来讲，单纯的IMU只提供相对定位信息，即自体从某时刻开始相对于某个起始位置的运动轨迹和姿态。
评价自动驾驶汽车的技术指标很多，目前最受关注的主要是安全性、成本和运营范围（也就是SAE自动驾驶分级L1- L5的等级划分中的ODD,设计运行域Operational Design Domain）。
这三个指标是相互关联的，例如，运营范围越小，应用场景越简单，成本越低，同时安全性越高，反之亦然。
因此竞争焦点在于，谁能在更大的运营范围内提供更安全和更低成本的解决方案，或提供支持这种方案的核心器件。
从目前的情况看，园区或室内的自动驾驶技术已经日趋成熟，而开放道路，尤其是城市环境下的全自动驾驶技术仍然处于研发和测试阶段。
这里面固然有感知层面的问题，目前的传感器对开放道路上的行人、动物等目标的检测能力仍然有待提高，但另一个容易被忽视的问题是定位的难度。
在一个不大的固定区域内，定位问题可以通过基础设施改造和SLAM技术解决；在室内，UWB定位可以达到厘米级精度。
然而，如果要设计一个可以在更大范围内自动驾驶的汽车，高精定位就成为一个挑战。
对于一辆自动驾驶汽车来说，高精定位有两层含义：·得到自车与周围环境之间的相对位置，即相对定位；·得到自车的精确经纬度，即绝对定位。
看到这里，很多人的第一反应是，人自己开车的时候，从来不知道自己的经纬度，为什么自动驾驶汽车一定要做绝对定位呢？其本质原因还是在于环境感知能力的差异。
人类可以仅凭双眼（和一些记忆、知识）就能精确地得出周围的可行驶区域、道路边界、车道线、障碍物、交通规则等关键信息，并据此控制汽车安全地行驶。
然而目前人类所设计的传感器和后处理算法还无法达到同样的性能。
因此，自动驾驶汽车对于周边环境的理解需要高精地图、联合感知等技术的辅助。
高精地图可以把由测绘车提前采录好的、用经纬度描述的道路信息告诉车辆，而所有的车辆也可以把实时感知得到的、用经纬度描述的动态障碍物的信息广播给周围的车辆，这两个技术叠加在一块，就可以大大提高自动驾驶汽车的安全性，从而拓展它们的运营范围。
imu单元参数
imu单元参数
IMU（Inertial Measurement Unit，惯性测量单元）是一种通过测量物体的加速度和角速度，来判断物体在三维空间中的运动状态的装置。
IMU 单元是 IMU 的核心部分，通常由三个正交的加速度传感器和三个正交的角速度传感器组成，可以实时测量物体在三维空间中的线性加速度和角加速度。
IMU 单元参数详细说明
IMU 单元的参数主要包括以下几个方面：
（1）加速度传感器参数
加速度传感器参数主要包括：
- 量程：传感器能够测量的加速度范围。
- 灵敏度：传感器输出信号与物体加速度之间的比例关系。
- 分辨率：传感器能够分辨的加速度变化最小值。
- 噪声：传感器输出信号中的随机误差。
（2）角速度传感器参数
角速度传感器参数主要包括：
- 量程：传感器能够测量的角速度范围。
- 灵敏度：传感器输出信号与物体角速度之间的比例关系。
- 分辨率：传感器能够分辨的角速度变化最小值。
- 噪声：传感器输出信号中的随机误差。
IMU惯性测量单元
IMU惯性测量单元【IMU惯性测量单元简单介绍】（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。
一般的，一个IMU包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺，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。
在导航中用着很重要的应用价值。
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。
【IMU惯性测量装置的工作原理】IMU惯性测量装置属于捷联式惯导，该系统有两个加速度传感器与三个方向的角速率传感器（陀螺）组成。
以当地水平指北系统为例，惯性平台始终保持地平坐标系,安装在平台上的3个互相正交的加速度计分别测出沿东西、南北和垂直方向的加速度分量,并输入计算机。
在消除加速度计误差、重力加速度和由于地球自转产生的科里奥利加速度影响后，得出运载体相对地平坐标系的位移加速度分量,再就t（从起始点到待测点的时间）进行两次积分，并考虑初始速度值，就可解算出相对前一起始点的坐标变化量，同相应起始点的经度λ0、纬度0和高程h0累加，就得到待定点的坐标。
电子计算机除了用观测数据计算点位坐标外，还根据一次积分后的速度分量和已知地球参数（仪器所在点的地球子午圈和卯酉圈曲率半径M和N，地球自转角速度ω），连续计算控制惯性平台的力矩信号W、W 和W，以便实时跟踪所选定的地平坐标系。
垂直加速度计的输出信号，实际是运载体垂直加速度与当地的重力加速度之和。
当运载体停止时，它的垂直加速度为零,这时从中消除非重力加速度之后,就得到当地的重力加速度。
运载体在运动过程中，由计算机通过陀螺仪控制惯性平台，不断地按参考椭球面的曲率进动。
由于加速度计误差、陀螺仪漂移和垂线偏差变化等因素的影响，运载体到达待测点停止时,平台将不平行于当地水平面,两个水平加速度计的输出不等于零。
自动驾驶基础（六十七）--惯性测量单元（IMU）十三
自动驾驶基础（六十七）--惯性测量单元（IMU）十三MEMS陀螺仪的重要参数包括：量程（动态范围）DYNANMIC RANGE，分辨率（Resolution）、零角速度输出（零位输出）、灵敏度（Sensitivity）。
这些参数是评判MEMS陀螺仪性能好坏的重要标志，同时也决定陀螺仪的应用环境。
下面我们把MEMS陀螺仪的主要性能参数列出来，并做简单介绍：·量程（动态范围） DYNAMIC RANGE陀螺仪的量程通常以正、反方向输入角速率的最大值来表示，比如：+/-300 degree/sec。
该值越大表示陀螺仪敏感角速率的能力越强，在此输入角速率范围内，陀螺仪刻度因子非线性度能满足规定要求，通常陀螺仪的量程是可以配置的。
·灵敏度（分辨率）SENSORTIVITY RESOLUTION灵敏度（分辨率）表示在规定的输入角速率下能感知的最小输入角速率的增量，比如：0.05 degree/sec/LSB。
一般而言MEMS陀螺仪的测量范围越大，灵敏度会相应降低。
分辨率是指陀螺仪能检测的最小角速度，该参数与零角速度输出其实是由陀螺仪的白噪声决定。
•零角速度输出（零位输出）ZERO OUTPUTMEMS陀螺仪的误差主要包括零位误差和动态误差，一般重点对零位误差做处理。
零位误差又分为零值偏移误差和随机漂移误差，目前对MEMS陀螺仪零位误差的估算方法主要包括1σ和Allan方差两种方法。
1σ方法得到的是误差的总体指标，Allan方差分析法可以对误差的各种成分进行有效的分析。
目前对零值偏移误差的补偿方法比较简单，一般采用在静态条件下测定零值偏移常量，在应用中通常采用对其一次性的零值偏移补偿的方法。
在陀螺仪长时间工作以及外界环境发生变化条件下，零值偏移量并非恒定值，所以这种简单的零值偏移误差补偿方法存在很大的缺陷。
对陀螺仪的随机漂移误差补偿，目前常采用Kalman滤波的方法，因这种方法具有较好的实时性得到了广泛的引用，但是Kalman滤波法要求信号必须是平稳时间序列，且要知道信号的激励噪声和观测噪声的方差。
霍尼韦尔imu精度及应用
霍尼韦尔imu精度及应用霍尼韦尔是一家全球先进技术和制造公司，专门从事航空航天、汽车、化工、建筑等行业的研发和生产。
霍尼韦尔的IMU（惯性测量单元）是其产品线中的一个重要组成部分，具有高精度和广泛的应用。
IMU是一种使用陀螺仪和加速度计等传感器来测量和计算机体的运动和方向的设备。
霍尼韦尔的IMU采用了先进的传感器技术和算法，提供高精度和稳定的运动测量能力。
以下是IMU的精度及其应用的详细介绍：1. 精度：霍尼韦尔的IMU具有出色的精度，可以实现高精度的运动测量和方向估计。
其加速度计的静态偏差通常小于0.1mg，陀螺仪的漂移通常小于0.01度/秒。
这种高精度使得IMU在许多应用中都能够准确地测量、跟踪和预测物体的运动。
2. 应用：霍尼韦尔的IMU广泛应用于航空航天、汽车、建筑和工业等领域。
以下是一些典型的应用示例：- 航空航天：IMU在飞行器和导弹中起着重要作用。
通过精确测量和计算飞行器的加速度、角速度和姿态信息，IMU可以支持导航、姿态控制、目标跟踪和导弹引导等功能。
- 汽车：IMU在汽车中可以用于惯性导航、车辆稳定性控制和驾驶辅助系统等应用。
例如，通过测量车辆的加速度和角速度，IMU可以提供精确的车辆定位和导航信息，同时还可以检测车辆的侧倾和转向变化，实现动态稳定性控制。
- 建筑和工业：IMU可以用于测量和监测建筑物和工业设备的运动和振动。
通过安装IMU传感器，并使用相关的算法和软件，可以实时监测和记录建筑物的振动、变形和结构健康状况，以及工业设备的运行状态和故障诊断信息。
- 科研和机器人：IMU在科学研究和机器人行业中也有广泛应用。
研究人员可以使用IMU来测量和分析物体的运动和变形，以研究和理解自然现象和人类运动。
机器人也可以使用IMU来检测和控制自身的运动和姿态，实现精确的定位、导航和操作。
总之，霍尼韦尔的IMU具有高精度和广泛的应用领域。
无论是在航空航天、汽车、建筑还是工业和科研领域，IMU都能提供准确的运动测量和方向估计能力，支持各种导航、控制和监测应用。
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IMU-惯性测量单元
组合惯导产品是将陀螺，磁力计，加速度计，GPS等有机组合以提供更加丰富精确的导航信息。
IMU（惯性测量单元，可输出载体三轴的角速度，加速度值）。
主要应用在航空、陆地、海洋导航，跟踪控制，平台稳定，ROV/AGV控制，UAV/RPV控制，精准耕种等。
美国Crossbow系列产品：
IMU700CB, IMU440CA, IMU321, ADIS16350/ADIS16355;
ADIS16350/ADIS16355温度校准iSensor®提供完全的三轴惯性检测(角度运动与线性运动)，它是一个小体积模块，适合系统集成。
ADIS16355内核采用Analog Devices, Inc., (ADI公司)的iMEMS®传感器技术，内置嵌入式处理用于传感器校准与调谐。
SPI接口允许简单的系统接口与编程。
特点：
-三轴陀螺仪;动态范围：
±75°/s, ±150°/s, ±300°/s
14位分辨率
-集成三轴加速度计
±10 g 测试范围
14位分辨率
-带宽：350 Hz
-在温度范围内，工厂已校准灵敏度与偏移
ADIS16350: +25°C
ADIS16355: −40°C 至+85°C
-SPI®兼容串行接口
-承受冲击加速度：2000g（通电情况下）
应用：
-飞行器的导航与控制
-平台稳定与控制
-运动控制与分析
-惯性测量单元
-GPS辅助导航
-摄像稳定
-机器人
ADIS16355系列惯性测量单元
参数
条件
典型值
单位
陀螺灵敏度
灵敏度25℃，动态范围：±300°/s 0.07326 °/s/LSB
25℃，动态范围：±150°/s 0.03663 °/s/LSB
25℃，动态范围：±75°/s 0.01832 °/s/LSB
灵敏度温度系数40 ppm/℃
非线性0.1 %
陀螺轴非正交性25℃，与理想90°比±0.05 °
陀螺轴失准角25℃，相对于基准面±0.5 °
陀螺零偏
零偏稳定性25℃，1σ0.015 °/s
角度随机游走25℃，1σ 4.2 °/√Hz
温漂系数0.008 °/s/℃
g值敏感任意轴，1σ0.05 °/s/g
电压敏感Vc c =4.75V to 5.25V 0.25 °/s/V
陀螺噪声
输出噪声25℃，动态范围：±300°/s，不滤波0.6 °/s rms 25℃，动态范围：±150°/s，4阶滤波0.35 °/s rms
25℃，动态范围：±75°/s，16阶滤波0.17 °/s rms
速率噪声密度25℃，频率=25Hz，±300°/s，不滤波0.05 °/s/√Hz rms
陀螺频响
3dB带宽350 Hz
谐振频率14 KHz
加速度计灵敏度
测量范围每个轴±10 g
灵敏度25℃，每个轴 2.522 mg/LSB
非线性±0.2 %
温度系数10 ppm/℃
加计轴间非正交性25℃，与理想90°比±0.25 °
加计轴失准角25℃，相对于基准面±0.5 °
加计零偏
0g偏置25℃±20 mg
温度系数0.33 mg/℃
加计噪声
输出噪声25℃，无滤波35 mg rms
噪声密度25℃，无滤波 1.85 mg/√Hz rms
加计频响
3dB带宽350 Hz
谐振频率10 KHz
温度传感器
输出25℃0 LSB
灵敏度 6.88 LSB/℃
ADC输入
分辨率12 bits
输入范围0~2.5 V
DAC输出
分辨率12 bits
输出范围0~2.5 V
转换速度
最大采样率819.2 sps
最小采样率0.413 sps
启动时间
初始上电150 ms
休眠模式恢复 3 ms
供电
供电电压5±5% V
供电电流25℃，通常模式33 mA
25℃，快速模式57 mA
25℃，休眠模式500 μA
条件：温度=-40℃~+85℃;Vc c =5V;角速率=0°/s;动态范围=±300°/s，±1g
本公司还供应上述产品的同类产品：。