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。无锡凌思科技有限公司是一家专业提供惯性导航的公司。武汉LINS358惯性导航单元
根据建立的坐标系不同,惯性导航模块又分为空间稳定和本地水平两种工作方式。 空间稳定平台式惯性导航系统的台体相对惯性空间稳定,用以建立惯性坐标系。地球自转、重力加速度等影响由计算机加以补偿。这种系统多用于运载火箭的主动段和一些航天器上。 本地水平平台式惯性导航系统的特点是台体上的两个加速度计输入轴所构成的基准平面能够始终跟踪飞行器所在点的水平面(利用加速度计与陀螺仪组成舒拉回路来保证),因此加速度计不受重力加速度的影响。这种系统多用于沿地球表面作等速运动的飞行器(如飞机、巡航导弹等)。在平台式惯性导航系统中,框架能隔离飞行器的角振动,仪表工作条件较好。平台能直接建立导航坐标系,计算量小,容易补偿和修正仪表的输出,但结构复杂,尺寸大。山东LINS688惯性导航模组无锡凌思科技有限公司致力于提供惯性导航,欢迎新老客户来电!
倾角仪:静态性能好,精度高,无累积误差,测量物体相对于地面垂直方向的倾角(1轴),其输出频率低,实时性较差,而且输出信号容易受噪声污染。 加速度计:静态性能好,精度高,更新频率快,测量与惯性有关的加速度,包括旋转、重力和线性加速度,然后对测量数据进行一次积分可以得到速度的估计,再次积分可以得到位置的估计。加速度计通过三角函数运算获得倾角值,但由于积分产生的漂移误差将随时间累积而无限制地增长导致积分后得到的数据不准确。
IMU的标定过程主要涉及内参标定,其目的是消除或减少IMU系统内部产生的误差。IMU通常包含三轴陀螺仪和三轴加速度计,两者在测量原理和性能上有所不同。陀螺仪适合测量高速运动中的角速度,但存在零点漂移问题,易受温度等环境因素影响;加速度计则适合测量低频加速度,但数据易受震动影响。 内参标定的关键在于建立IMU误差的数学模型,主要包括零偏、尺度偏差和轴偏差。零偏是指IMU静止时测量的非零角速度或加速度;尺度偏差是由于物理量转换成电学量(如电压、电阻和电流)时,各轴之间的转换系数不一致;轴偏差则是由于制造过程中的不完美导致的。无锡凌思科技有限公司致力于提供惯性导航系统,有需要可以联系我司哦!
由于陀螺仪输出的角速度是瞬时量,而角速度在姿态平衡上是不能直接使用的,需要角速度与时间积分计算角度,由此得到的角度变化量与初始角度相加,就得到目标角度,其中积分时间Dt越小,输出角度就越精确,但陀螺仪的原理决定了它的测量基准是自身,并没有系统外的参照物,加上Dt是不可能无限小的,所以积分的累积误差会随着时间流逝迅速增加,较终导致输出角度与实际不符,所以陀螺仪只能工作在相对较短的时间尺度内,单独工作一段时间后,得到的数据就会偏差非常大,所以实际应用中,都会把陀螺仪与其他定位系统相融合,不断矫正。无锡凌思科技有限公司致力于提供惯性导航系统,有想法的不要错过哦!武汉LINS358惯性导航单元
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惯性导航系统属于一种推算导航方式.即从一已知点的位置根据连续测得的运载体航向角和速度推算出其下一点的位置.因而可连续测出运动体的当前位置。惯性导航系统中的陀螺仪用来形成一个导航坐标系使加速度计的测量轴稳定在该坐标系中并给出航向和姿态角;加速度计用来测量运动体的加速度经过对时间的一次积分得到速度,速度再经过对时间的一次积分即可得到距离。 惯性测量单元(IMU)是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。 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大多用在需要进行运动控制的设备,如汽车和机器人上。也被用在需要用姿态进行精密位移推算的场合,如潜艇、飞机、导弹和航天器的惯性导航设备等。武汉LINS358惯性导航单元