自动驾驶中常用的传感器有：九轴传感器、六轴传感器、检查点GPS RTK、GPS、惯性导航(ins)等等，因为在调试机器人的过程中，会出现一些坐标系混乱的问题，所以收集到的信息被整理成笔记，用于后续阅读。一些原则的笔记被转载自IMU模块中的一些基本概念和常见问题由个人咨询行业专家记录。

参考博客：

IMU模块中的一些基本概念和常见问题

说明:以下说法是为了方便快速理解而不改变原意的流行解释，而不是正式定义。

6轴9轴的概念很容易理解：直率地说，模块安装了什么，有多少传感器

• 6轴 : 三轴(XYZ)加速度计 三轴(XYZ)陀螺仪(也称角速度传感器)
• 9轴 : 6轴 三轴(XYZ)磁场传感器
• 可构成6轴模块VRU和IMU9轴模块(惯性测量单元)AHRS(航姿参考系统)
• IMU**??* 惯性测量单元可输出加速度和角速度。不输出其他信息，如姿态角
• VRU: IMU在此基础上，算算法可以输出姿态信息。

在静态状态下，加速度计可以测量重力矢量并作为参考，因此静态俯仰水平滚动角不会漂移，精度相对较高。但由于航向角垂直于重力，没有绝对参考，随着时间的推移，水平方向上的航向角误差会逐渐增大，变得越来越不准确 。

当模块运动时，加速度计不仅测量重力，还测量其他运动加速度（有害加速度），因此重力矢量不能作为模块运动的参考。一个简单的结论是，如果模块长时间处于大移动状态，随着时间的推移，三个欧拉角推移而增加（越来越不准确）。一旦它们静止，俯仰和水平滚动角将再次出现"拉"回到正确的位置，航向角不会校正，因为没有参考。

• AHRS: VRU在此基础上修改算法可以解决被测物体的全姿态，包括绝对航向角（与地磁北极的夹角）。由于地磁传感器的使用，它必须是一个9轴模块。此外，由于地磁场畸变非常严重，AHRS 在室内也很难获得准确的绝对航向角。
• GPS：全球卫星定位系统：Global Position System翻译称为全球卫星定位系统。GPS是第一个出来的，老美命名的也比较骄傲，不考虑后面还有其他国家也做了卫星定位系统，可以这样理解： GPS是GPS牌GPS，后面是中国的北斗牌GPS，毛子的格洛纳斯牌GPS等。
• GNSS: 全球卫星定位系统，GPS，北斗、格洛纳斯等系统的总称，每个系统都叫一个"星座"
• GNSS/INS: 卫星/惯导组合导航系统

以下是正式定义:(不感兴趣可以不看)

• IMU 惯性测量单元(Inertial Measurement Unit) 测量物体三轴角速度和加速度的设备。IMU三轴陀螺仪和三轴加速度计可用于测量物体在三维空间中的角度和加速度。严格意义上IMU仅为用户提供三轴角速度和三轴加速度数据。
• VRU 垂直参考单元(Vertical Reference Unit)是在IMU在此基础上，以重力向量为参考，以卡尔曼或互补滤波算法为用户提供重力向量参考的俯仰角、横滚角和无参考标准的航向角。6轴姿态模块通常属于这种系统。航向角没有参考，无论模块在哪里，启动后的航向角都是0°(或设定常数)。随着模块工作时间的增加，航向角会缓慢积累误差。俯仰角、横滚角由于重力向量参考，在低运动条件下，长时间不会有累积误差。
• AHRS 航姿参考系统(Attitude and Heading Reference System)AHRS系统是在VRU在此基础上，增加了磁力计或光流传感器，为用户提供具有绝对参考的俯仰角、横滚角和航向角的设备，用于为飞机提供准确可靠的姿态和航行信息。我们通常所说的9轴姿态传感器属于这种系统，因为方向角有地磁场参考，所以不会漂移。然而，地磁场非常弱，经常受到周围磁性物体的干扰，因此如何抵抗高机动性下的各种磁干扰AHRS研究的热门。
• GNSS/INS 顾名思义，这是一个组合导航系统(Global Navigation Satellite System 简称GNSS，它是GPS，北斗，GLONASS、GALILEO等系统的总称) 与惯性导航(Inertial Navigation System)算法集成各自的优点，为用户提供更准确的姿态和位置信息。

下图是加速度计、陀螺仪、磁力计、气压计、GNSS使用集成算法输出用户所需的姿态信息、位置信息和速度信息作为基本输入。

a. 本身传感器的测量数据由6轴和9轴输出，accel、gyro 它们都是基于轴上的线加速度和轴角的角速变化，这些都是原始值。与6轴相比，9轴只是增加了磁力测量的绝对方向，9轴中imu传感器本身的测量与6轴相同。

b.问:本科使用消费级低成本6轴 mpu可调用6050DMP我不明白如何获得四元数和欧拉角。既然他是6轴传感器，他只能得到绝对的 roll、pitch，应该没有办法获得roll才对。

答：6轴使用dmp解算时，roll、pich是ENU绝对值是系下的，但是yaw与地理航向无关，6轴dmp解算后的yaw与上电校准成功后的角度相比。9轴为地磁航向、地磁航向和ENU航向之间有一个夹角，已知，可以补偿。

问：九轴地磁航向 和 “ENU的航向” 夹角补偿是指我们通常所说的在当地校准磁力计吗？磁力计校准后，9轴的方向是ENU系下的是吗？

答:不，地磁北极与地理北极不一致，两者有夹角。磁力计校准 校准是计算传感器的测量误差。

c.问：建图时，初始航向可取自9轴、6轴ins吗？

答:是的slam建图都没有imu航向为0和ENU都没有任何关系，不也照样到导航、规划、感知。定位是基于地图的定位，只要相对于地图的位置和姿态是准的就行行了。

d.问:建图时，初始航向设置为0，重定位估计航向使用什么方法？

答：有的使用手动给航向，有的遍历航向。

e.问:老师，自动驾驶的感知和规划方案大多是基于先验高精度地图的吗？

答：是。

edited by kaho 2022.3…6