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慣性測量單元（IMU）是測量物體三軸姿態(tài)角以及加速度的設(shè)備。通常情況下，一個IMU包含了三個單軸的陀螺以及三個單軸的加速度計，加速度計檢測物體在載體坐標系統(tǒng)獨立三軸的加速度信號，而陀螺檢測載體相對于導(dǎo)航坐標系的角速度信號，測量物體在三維空間中的角速度和加速度，并以此解算出物體的姿態(tài)。在導(dǎo)航中有著很重要的應(yīng)用價值。

理論力學(xué)告訴我們，所有的運動都可以分解為一個直線運動和一個旋轉(zhuǎn)運動，而這個慣性測量單元就是用來測量這兩種運動，直線運動通過加速度計可以測量，旋轉(zhuǎn)運動則通過陀螺來測量。兩者的絕妙組合使得慣性測量單元應(yīng)運而生。

為IMU中的每個軸配備更多的傳感器可以提高其可靠性。一般來說IMU要安裝在被測物體的重心上來使用，IMU大多用在需要進行運動控制的設(shè)備上，例如汽車和機器人。也常被用在需要用姿態(tài)進行精密位移推算的場合，如潛艇、飛機、導(dǎo)彈和航天器的慣性導(dǎo)航設(shè)備等。

IMU屬于捷聯(lián)式慣導(dǎo)，該系統(tǒng)有兩個加速度傳感器與三個速度傳感器（陀螺）組成，加速度計用來感受飛機相對于地垂線的加速度分量，速度傳感器用來感受飛機的角度信息，該子部件主要有兩個A/D轉(zhuǎn)換器AD7716BS與64K的E/EPRO存儲器X25650構(gòu)成，A/D轉(zhuǎn)換器采用IMU各傳感器的模擬變量，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息后經(jīng)過CPU計算后最后輸出飛機俯仰角度、傾斜角度與側(cè)滑角度，E/EPROM存儲器主要存儲了IMU各傳的線性曲線圖與IMU各傳感器的件號與序號，部品在剛開機時，圖像處理單元讀取E/EPROM內(nèi)的線性曲線參數(shù)為后續(xù)角度計算提供初始信息。

我們可以假設(shè)慣性測量單元的陀螺和加速度計的測量是沒有任何誤差的，那么通過陀螺則可以精確的測量物體的姿態(tài)。通過加速度計可以二次積分得出位移，實現(xiàn)完整的6DOF，也就是說帶著一臺這種理論型的IMU在宇宙任何位置運動的人，我們都可以知道他當前的姿態(tài)和相對位移，這將不局限于任何場所。

IMU實際上也是這樣的。絕對精確的傳感器是不存在的，只有相對精確，慣性測量單元的陀螺儀用的一般是光纖陀螺或者是機械陀螺。這種陀螺的成本相對來說很高，精度相對MEMS陀螺也很高。但精度高并不代表它準確,IMU的姿態(tài)精度參數(shù)通常是一小時飄多少度，比如xbow的低端的有一個小時3度的。

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，更多科學(xué)有效的解決方案會應(yīng)用于復(fù)雜的場合當中。以慣性測量單元搭配的傳感器不僅在精度和靈敏度上達到要求，更具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。

標簽： 慣性測量單元