慣性傳感器是對物理運動做出反應(yīng)的器件,如線性位移或角度旋轉(zhuǎn),并將這種反應(yīng)轉(zhuǎn)換成電信號,通過電子電路進行放大和處理。加速度計和陀螺儀是較常見的兩大類MEMS慣性傳感器。加速度計是敏感軸向加速度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器;陀螺儀是能夠敏感運動體相對于慣性空間的運動角速度的傳感器。三個MEMS加速度計和三個MEMS陀螺儀組合形成可以敏感載體3個方向的線加速度和3個方向的加速度的微型慣性測量組合(Micro Inertial Messurement Unit,MIMU),慣性微系統(tǒng)利用三維異構(gòu)集成技術(shù),將MEMS加速度計、陀螺儀、壓力傳感器、磁傳感器和信號處理電路等功能零件集成在硅芯片內(nèi),并內(nèi)置算法,實現(xiàn)芯片級制導(dǎo)、導(dǎo)航、定位等功能。凌思科技是一家專業(yè)提供先進的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的公司。山東LINS-I500慣性導(dǎo)航單元
為了得到飛行器的位置數(shù)據(jù),須對慣性導(dǎo)航系統(tǒng)每個測量通道的輸出積分。陀螺儀的漂移將使測角誤差隨時間成正比地增大,而加速度計的常值誤差又將引起與時間平方成正比的位置誤差。這是一種發(fā)散的誤差(隨時間不斷增大),可通過組成舒拉回路、陀螺羅盤回路和傅科回路 3個負(fù)反饋回路的方法來修正這種誤差以獲得準(zhǔn)確的位置數(shù)據(jù)。 舒拉回路、陀螺羅盤回路和傅科回路都具有無阻尼周期振蕩的特性。所以慣性導(dǎo)航系統(tǒng)常與無線電、多普勒和天文等導(dǎo)航系統(tǒng)組合,構(gòu)成高精度的組合導(dǎo)航系統(tǒng),使系統(tǒng)既有阻尼又能修正誤差。 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航精度與地球參數(shù)的精度密切相關(guān)。高精度的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)須用參考橢球來提供地球形狀和重力的參數(shù)。由于地殼密度不均勻、地形變化等因素,地球各點的參數(shù)實際值與參考橢球求得的計算值之間往往有差異,并且這種差異還帶有隨機性,這種現(xiàn)象稱為重力異常。正在研制的重力梯度儀能夠?qū)χ亓鲞M行實時測量,提供地球參數(shù),解決重力異常問題。深圳LINS300T慣性導(dǎo)航模塊先進的慣性導(dǎo)航系統(tǒng),就選凌思科技,用戶的信賴之選,有想法可以來我司參觀了解!
IMU的慣性導(dǎo)航實現(xiàn)原理基于牛頓凌思定律和旋轉(zhuǎn)動力學(xué)原理,通過對物體的運動慣性進行測量與處理,計算出物體在空間中的加速度、方向和角速度等物理量,再通過數(shù)據(jù)處理和運算,得出精確的位置和運動信息。需要注意的是,IMU慣性導(dǎo)航的精確度和穩(wěn)定性會受到物資的漂移、噪聲、震蕩、溫度、軸偏差等因素的影響,因此需要進行校準(zhǔn)和補償?shù)忍幚?,以獲得更高的精度和可靠性。 在實際應(yīng)用中,IMU慣性導(dǎo)航常常與其他定位(如GPS)和控制系統(tǒng)(如PID控制)結(jié)合,形成多模式多傳感器融合的智能導(dǎo)航系統(tǒng)。這種融合能夠充分利用不同傳感器的優(yōu)勢,實現(xiàn)更加準(zhǔn)確可靠的定位、導(dǎo)航、避障、跟蹤等功能。目前,IMU慣性導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)在越來越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用,包括航空航天、凌思、航海、運動測量、虛擬現(xiàn)實、智能家居等。
市面上的IMU,雖然采用多個慣導(dǎo)計算單元(磁力計、加速度計,陀螺儀)融合提升精度,但首先我們需要了解各測量單元存在的影響: 加速度計存在累積誤差,z軸由于重力加速度,無法獲取z軸旋轉(zhuǎn)角。 陀螺儀存在零點漂移(初始狀態(tài)傳感器有值,解決方案:上電時靜置狀態(tài),減去零偏),并且受溫度影響。 磁力計可校準(zhǔn)z軸角度,但容易受磁場影響。 在選型時盡量選擇誤差較小的IMU,但難免由于成本,選擇檔次的消費級IMU,而不同廠家的IMU質(zhì)量差異很大,誤差校準(zhǔn)方式各有不同,姿態(tài)估計不準(zhǔn)確。故在使用時建議: 使用聯(lián)合磁力計的9軸方案,角度會更可靠,測量yaw角時與指南針相當(dāng)(凌思姿態(tài))。 使用過程中盡量保證環(huán)境中不受磁場干擾,包括鐵鈷鎳材質(zhì),以及環(huán)境中強電現(xiàn)象。(實驗中發(fā)現(xiàn)磁場影響很大,角度完全不對)先進的慣性導(dǎo)航系統(tǒng),就選凌思科技。
根據(jù)建立的坐標(biāo)系不同,慣性導(dǎo)航模塊又分為空間穩(wěn)定和本地水平兩種工作方式。 空間穩(wěn)定平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的臺體相對慣性空間穩(wěn)定,用以建立慣性坐標(biāo)系。地球自轉(zhuǎn)、重力加速度等影響由計算機加以補償。這種系統(tǒng)多用于運載火箭的主動段和一些航天器上。 本地水平平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的特點是臺體上的兩個加速度計輸入軸所構(gòu)成的基準(zhǔn)平面能夠始終跟蹤飛行器所在點的水平面(利用加速度計與陀螺儀組成舒拉回路來保證),因此加速度計不受重力加速度的影響。這種系統(tǒng)多用于沿地球表面作等速運動的飛行器(如飛機、巡航導(dǎo)彈等)。在平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中,框架能隔離飛行器的角振動,儀表工作條件較好。平臺能直接建立導(dǎo)航坐標(biāo)系,計算量小,容易補償和修正儀表的輸出,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,尺寸大。先進的慣性導(dǎo)航系統(tǒng),就選凌思科技,用戶的信賴之選,有需求可以來電購買!上海IMU500慣性導(dǎo)航
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慣性傳感器能夠為車輛中的所有控制單元提供車輛的即時運動狀態(tài)。路線偏移,縱向橫向的擺動角速度,以及縱向、橫向和垂直加速度等信號被準(zhǔn)確采集,并通過標(biāo)準(zhǔn)接口傳輸至數(shù)據(jù)總線。所獲得的信號用于復(fù)雜的調(diào)節(jié)算法,以增強乘用車和商用車(例如,ESC/ESP、ADAS、AD)以及摩托車(優(yōu)化的曲線 ABS)、工業(yè)車輛和農(nóng)用車的舒適性與安全應(yīng)用,在無人車方面的應(yīng)用多與GPS或者GNSS組合使用。 IMU傳感器的主要作用包括姿態(tài)控制和平衡、導(dǎo)航和定位、動作執(zhí)行和路徑規(guī)劃,以及提高系統(tǒng)的可靠性。在自動駕駛汽車、無人機、機器人技術(shù)、虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實等領(lǐng)域,IMU傳感器都發(fā)揮著重要作用。山東LINS-I500慣性導(dǎo)航單元
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