IMU、AHRS和VRU的区别
IMU: Inertial Measurement Unit 中文译称“惯性测量单元”,包含陀螺仪,加速度计。IMU将所有运动视作直线运动与旋转运动的总和,因而通过加速度计测得直线运动,通过陀螺仪测得旋转运动,进而和初始姿态相对比,得到当前的状态与相对位移,并不依赖外部的重力场或磁场,可以在任何情况下使用(精度够高的话)。
AHRS: Attitude and Heading Reference System 中文译称“航姿参考系统”,AHRS由加速度计,磁场计,陀螺仪构成,能够为飞行器提供航向(yaw),横滚(roll)和侧翻(pitch)信息,这类系统用来为飞行器提供准确可靠的姿态与航行信息。AHRS的真正参考来自于地球的重力场和地球的磁场,其静态终精度取决于对磁场的测量精度和对重力的测量精度,而则陀螺决定了他的动态性能。说明AHRS离开了地球这种有重力和磁场环境的时候是没法正常工作的,而且特别注意:磁场和重力场越正交,则航姿测量效果越好---也就是说如果磁场和重力场平行了,比如在地磁南北极,这里的磁场是向下的,即和重量场方向相同了,这个时候航线交是没法测出的,这是航姿系统的缺陷所在,在高纬度的地方航线角误差会越来越大。
实际上,AHRS只是IMU的一个特例,是他的一个子集。
VRU:动态倾角单元。 动态横滚、俯仰角
我们知道AHRS比IMU还多一个电子罗盘传感器,但是由于AHRS中的传感器价格相对低廉,因此精度不高,误差噪声很大,因此如果没有一个恒定的重力场和磁场来进行修正的话,在时间的作用下,姿态偏差极其严重。但是IMU成本虽然高,但并不是绝对准确,只是相对的较为精确。
其实二者最大的区别还是AHRS是通过与地球参考得出自身姿态,而IMU是相较于自身的初始姿态来进行姿态测量的:
1.在AHRS中:加速度计测量值与地球加速度值对比,获得姿态;陀螺仪测量自身角度变化,电子罗盘确定相对于地磁自身的航向。假如某时刻地球磁场和重力场改变,在时刻对比的AHRS系统中,将出现跟随的变化。
2.在IMU中:加速度计测量运动时的数据,通过计算,测得自身的实时速度与加速度,并积分,求出相较于初始状态的位移和速度变化值;陀螺仪测得自身的角度变化;通过两个高精度的传感器就可以得到不参照任何参考物的自身姿态(只参考比较自身的初始状态)。
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