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IMU: 惯性测量传感器

传感器,一个耳熟能详的词。当人们听到它时,他们可以立即将它与其他高科技设备联系起来,潜意识地认为产品是可靠的。随着当今技术的发展,越来越多的不同传感器广泛应用于各种产品和领域,但在我们的生活中很难找到依赖,如手机、汽车、自动水龙头、自动门、生物识别等技术,传感器发挥着关键作用,我们可能没有注意到它们在我们的生活中发挥着重要作用。它包括惯性测量传感器(更称为)IMU),它是一个非常先进的传感器,如图所示IMU,惯性参考坐标陀螺仪(IRIGs,Xg,Yg,Zg)脉冲集成下垂加速计感应姿态变化(PIPAs,Xa,Ya,Za)感应速度的变化。

(https://en.wikipedia.org/wiki/Inertial_measurement_unit)

术语 "IMU "仅指传感器,但从技术上讲,其输出包括陀螺仪、磁力计和加速计三种不同类型的传感器,主要用于计算和报告主体的确切应力、角速率和方向。所以,如果有人告诉你,你的设备有一个IMU你要知道,整个传感器大军都在为你行动。此外,近年来,随着技术的发展,也开始生产一些支持IMU的GPS设备,且IMU允许GPS接收器在GPS在隧道、建筑物或电子干扰等信号不可用的情况下工作。

通过结合两个或两个以上的数据源两个以上的数据源来估计方向来更好地理解系统。多个传感器或数据源意味着:

? 更多的一致性。

?数据更准确。

?覆盖面更好更广。

?比单个数据源更可靠。

?数据质量因噪音低而提高。

?校准更高效、更好。

?可靠性提高。

?可以更好地估计尚未测量的状态。

惯性测量单元(IMU)测量并报告原始或过滤的角速度,以及附着体的特定力或加速度。惯性测量单元的数据输出通常是附着体加速度、角速率和(可选)磁场测量;其功能是使用一个或多个加速度计检测线加速度和一个或多个陀螺仪检测速度。

加速度计用于测试载体的运动加速度,然后计算载体的实时位置,是测量结构振动或运动加速度的设备;主要用于测量车辆实际运动的电子稳定控制系统。

陀螺仪实际上是一种软件。它可以用来确定物体在三维空间中的方向,主要测量绕三个轴的角速,即俯仰(X轴)、滚转(Y轴)和偏航(Z轴)。当与传感器集成时,用于在导航和稳定器中保持参考方向或稳定。

磁力计用作航向参考。测量特定位置磁场的方向、强度及其相对变化。

IMU 包括三轴加速度计和三轴陀螺仪,可视为一个 6 轴 IMU。(它们也可以包括一个额外的 3 轴磁力计,即一个9 轴 IMU)IMU 加速度和速度可以直接测量,因此其输出优于通过位置数据的时间导数获得的加速度和速度。

另一个需要理解的重要专业术语是陀螺仪传感器,它是一种传感角速度设备,称为角速率传感器或角速度传感器。(角速度是单位时间内旋转角度的变化,通常每秒表示)。

对内陆车辆而言,IMU 可础可以集成 GPS 的汽车导航系统或车辆跟踪系统中。例如,为系统提供航位推算能力,并能够收集尽可能多的关于车辆当前速度、转弯率、航向、倾斜度和加速度的准确数据,结合车辆的轮速传感器输出,如果有倒档信号的话,还能更好的进行交通碰撞分析等。

在航位计算中,车辆(或任何其他移动物体)的当前位置可以通过使用之前确定的位置、方向、速度数据的估计和一段时间的方向来计算。其次,由于提供了非常准确的方向信息,航位计算在惯性导航系统中得到了广泛的应用。高端汽车导航系统也通过使用航位计算来克服GPS/GNSS 技术的局限性,如隧道、城市峡谷、停车场、树木附近卫星微波信号受阻或多径传输,信号较少或信号缺失等。这种高端汽车配备了传感器,了解车轮周长,记录车轮旋转和转向方向。这些传感器通常用于汽车的其他用途,如防抱死制动系统、电子稳定控制等。导航系统可以从控制器局域网总线读取。

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