IMU工作原理
作者:互联网
一、IMU介绍
IMU(英文Inertial measurement unit,简称 IMU),是测量物体三轴姿态角及加速度的装置。一般IMU包括三轴陀螺仪及三轴加速度计,某些9轴IMU还包括三轴磁力计。
1、加速度计工作原理:
(1)、模型等效:
加速度计可以用一个简单的 质量块+弹簧+指示计来表示,如下图所示。
加速度的测量值为am,也即为弹簧的拉力对应的加速度:
f弹簧的拉力,a物体在惯性坐标系下的加速度,g重力加速度(此处的g为矢量)。
(2)、加速度计测量原理
通常情况下我们假设地球表面为惯性参考系,但是对于高端的测量单元来说,这种精度远远不够(需要考虑地球自转的影响),所以就将惯性参考系的原点记为地球的质心,而位于地球表面的坐标系称为地面参考系或东北天坐标系(ENU坐标系), 如下图所示。
通常情况下,我们记东北天坐标系为g = (0,0,-9.81)T;此处为了简单处理,假设IMU坐标系就是东北天坐标系(真实传感器坐标系与东北天坐标系之间只有简单的坐标变换的关系,所以此处分析可以假设两者相同)
则当载具静止不动的时候:
a = 0
am = -g
当载具自由落体的时候:
a = g
am = 0
2、陀螺仪工作原理
(1)、模型等效
在旋转坐标系中,运动的物体受到科氏力(参考运动旋转学)的作用,以MEMS陀螺仪为例,主要分为:一个主动运动轴+一个敏感轴。
通常过程中,普遍为音叉陀螺仪,因为有可能在科氏力方向上物体本身具有一定的加速度,所以利用音叉陀螺仪构成差分模型,消除自身的影响。
当两个完全相同的质量块的运动方向相反,但是旋转相同的时候,它们就会受到相反的科氏力以及相同的外部加速度影响力。将两个质量块所受到该方向上的力做差,就会得到两倍的科氏力。
标签:陀螺仪,加速度计,科氏力,工作,IMU,加速度,原理,坐标系 来源: https://blog.csdn.net/hltt3838/article/details/121864496