惯性传感器有多种类型。MEMS(微机电系统)传感器是较完善的传感器类型之一,已经使众多应用受益。15年前,MEMS线性加速度传感器(加速度计)彻底革新了汽车安全气囊系统。自此以后,从笔记本电脑硬盘保护到游戏控制器中更为直观的用户运动捕捉,各种独特的功能和应用得以实现。 根据谐振器陀螺仪的原理,MEMS结构也可提供角速率检测。两个多晶硅检测结构各含一个“扰动框架”,通过静电将扰动框架驱动到谐振状态,以产生必要的运动,从而在旋转期间产生科氏力。在各框架的两个外部极限处(与扰动运动正交)是可动指,放在固定指之间,形成一个容性捡拾结构来检测科氏运动。当MEMS陀螺仪旋转时,可动指的位置变化通过电容变化进行检测,由此得到的信号送入一系列增益和解调级,产生电速率信号输出。某些情况下,该信号还会经转换,送入一个专有数字校准电路。 传感器内核周围的集成度和校准由较终性能要求决定,但在许多情况下,可能需要进行运动校准,以便实现较高的性能水平和稳定性。凌思科技致力于提供先进的惯性导航系统,欢迎新老客户来电!上海LINS354惯性导航模块厂家
IMU全称Inertial Measurement Unit,惯性测量单元,主要用来检测和测量加速度与旋转运动的传感器。其原理是采用惯性定律实现的,这些传感器从超小型的的MEMS传感器,到测量精度非常高的激光陀螺,无论尺寸只有几个毫米的MEMS传感器,到直径几近半米的光纤器件采用的都是这一原理。 较基础的惯性传感器包括加速度计和角速度计(陀螺仪),他们是惯性系统的重要部件,是影响惯性系统性能的主要因素。尤其是陀螺仪其漂移对惯导系统的位置误差增长的影响是时间的三次方函数。而高精度的陀螺仪制造困难,成本高昂。因此提高陀螺仪的精度、同时降低其成本也是当前追求的目标。LINS688惯性导航模块凌思科技为您提供先进的惯性导航系统,欢迎您的来电!
由于制作工艺的原因,惯性传感器测量的数据通常都会有一定误差。凌思种误差是偏移误差,也就是陀螺仪和加速度计即使在没有旋转或加速的情况下也会有非零的数据输出。要想得到位移数据,我们需要对加速度计的输出进行两次积分。在两次积分后,即使很小的偏移误差会被放大,随着时间推进,位移误差会不断积累,较终导致我们没法再跟踪物体的位置。第二种误差是比例误差,所测量的输出和被检测输入的变化之间的比率。与偏移误差相似,在两次积分后,随着时间推进,其造成的位移误差也会不断积累。第三种误差是背景白噪声,如果不给予纠正,也会导致我们没法再跟踪物体的位置。
市面上的IMU,虽然采用多个惯导计算单元(磁力计、加速度计,陀螺仪)融合提升精度,但首先我们需要了解各测量单元存在的影响: 加速度计存在累积误差,z轴由于重力加速度,无法获取z轴旋转角。 陀螺仪存在零点漂移(初始状态传感器有值,解决方案:上电时静置状态,减去零偏),并且受温度影响。 磁力计可校准z轴角度,但容易受磁场影响。 在选型时尽量选择误差较小的IMU,但难免由于成本,选择档次的消费级IMU,而不同厂家的IMU质量差异很大,误差校准方式各有不同,姿态估计不准确。故在使用时建议: 使用联合磁力计的9轴方案,角度会更可靠,测量yaw角时与指南针相当(凌思姿态)。 使用过程中尽量保证环境中不受磁场干扰,包括铁钴镍材质,以及环境中强电现象。(实验中发现磁场影响很大,角度完全不对)凌思科技是一家专业提供先进的惯性导航系统的公司,欢迎新老客户来电!
惯性测量装置IMU属于捷联式惯导,该系统有三个加速度传感器与三个角速度传感器(陀螺)组成,加速度计用来感受飞机相对于地垂线的加速度分量,角速度传感器用来感受飞机的角度信息,该子部件主要有两个A/D转换器AD7716BS与64K的E/EPROM存储器X25650构成,A/D转换器采用IMU各传感器的模拟变量,转换为数字信息后经过CPU计算后较后输出飞机俯仰角度、倾斜角度与侧滑角度,E/EPROM存储器主要存储了IMU各传感器的线性曲线图与IMU各传感器的件号与序号,部品在刚开机时,图像处理单元读取E/EPROM内的线性曲线参数为后续角度计算提供初始信息。凌思科技致力于提供先进的惯性导航系统,欢迎您的来电哦!上海LINS620惯性导航传感器
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IMU零偏即IMU传感器零偏,是指IMU器件在静止状态下仍然存在的输出值,这个值是固定的,不会随时间变化。在实际使用中,零偏可以通过一些方法进行补偿,例如在初始启动过程中利用几秒钟的静态数据求平均即可扣掉大部分。 IMU零偏包括常值零偏、全温零偏误差、零偏重复性和零偏不稳定性等类型。常值零偏是指IMU器件生产出来后就不变化的一个值,好的器件在出厂前会进行标定,而便宜的器件则需要用户自行标定。全温零偏误差是指陀螺零偏在其额定工作范围内相对于室温零偏值的变化量,这种缓慢变化的零偏在跟GNSS组合导航中是可以被很快估计和补偿的。零偏重复性是指惯性器件不同次上电运行时的零偏的不重复程度,遇到这种情况,应该把器件进行彻底老化,保证数据输出的稳定性。零偏不稳定性反映器件上电稳定后其零偏随时间变化的情况,根据具体测算方法又分为两种,一种是我国的国军标定义的零偏不稳定性,另一种是Allan方差给出的零偏不稳定性。上海LINS354惯性导航模块厂家