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编排 | strongerHuang
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IMU:Inertial Measurement Unit,即惯性测量单元。它是由三轴加速计、三轴陀螺仪、三轴磁力计等多种传感器组成的模块。
IMU在无人驾驶汽车、无人机上面应用的比较多,包括手机等很多电子设备也有IMU传感器的存在。
下面就来讲讲IMU中三轴加速计、三轴陀螺仪、三轴磁力计的工作原理。
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三轴加速度计三轴加速度传感器是基于加速度的基本原理去实现工作。
2.测量角度


介于其测量角度的工作原理三轴加速度计无法测量偏航角:

可测量俯仰角和横滚角:


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2
三轴陀螺仪三轴陀螺仪是惯性导航系统的核心敏感器件,其测量精度直接影响惯导系统的姿态解算的准确性。作用:用于测量单元中的角速度及对角速度积分后角度的计算
原理:理解三轴陀螺仪的原理首先要知道科里奥利力
科里奥利力科里奥利力(Coriolis force)有些地方也称作哥里奥利力,简称为科氏力,是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述。科里奥利力来自于物体运动所具有的惯性。---来自百度百科
当一个质点相对于惯性系做直线运动时,因为质点自身惯性,它相对于旋转体系,其轨迹是一条曲线。立足于旋转体系,我们认为有一个力驱使质点运动轨迹形成曲线。科氏力就是对这种偏移的一种描述,表示为:


即本来直线的运动当放在一个旋转体系中直线轨迹会发生偏移,而实际上并直线运动的问题并未受到力的作用,设立这样一个虚拟的力称为科里奥利力。

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三轴磁力计磁力计能提供装置在XYZ各轴所承受磁场的数据,接着相关数据会汇入微控制器的运算法,以提供磁北极相关的航向角,利用这些信息可侦测地理方位。
磁力仪是采用三个互相垂直的磁阻传感器,每个轴向上的传感器检测在该方向上的地磁场强度。

上图为一种采用具有晶体结构的合金材料。它们对外界的磁场很敏感,磁场的强弱变化会导致磁阻传感器电阻值发生变化。

另外三轴磁力计还可以采用洛伦兹力原理,电流流过磁场产生力,从而驱动电容等变化。
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