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现在的机器人领域在普遍使用IMU惯性导航单元。该系统有三个加速度传感器与三个角速度传感器陀螺组成加速度计用来感受飞机相对于地垂线的加速度分量陀螺仪用来感知飞机的角速率变化通过算法融合来计算出飞行器姿态也用来进行航位推算。而每次我们拿到一个惯性导航的时候会发现参数手册中有很多信息而这些信息的好坏要怎么评判是比较关键的。下面我们来一一讲解。
1. 最大零点偏移
1.1 含义
IMU惯性测量单元的最大零点偏移是指在没有外部力或加速度作用下IMU输出的测量值与真实值之间的差异。它是由于传感器的制造误差、温度变化、机械振动等因素引起的。
IMU的最大零点偏移是一个统计值表示在一定的置信水平下IMU输出值与真实值之间的最大差异。
1.2 指标
对于低成本的消费级IMU其最大零点偏移范围可能在几个百分比以内例如加速度计的零点偏移范围可能在±2%以内对应就是±20mg陀螺仪的零点偏移范围可能在±5°/s以内。 高精度的工业级或航空航天级IMU其最大零点偏移范围会更小通常在几个千分比以内。例如加速度计的零点偏移范围可能在±0.1%对应就是±1mg以内陀螺仪的零点偏移范围可能在±0.1°/s以内
2. 温度偏移
2.1 含义
IMU的温度偏移是指在不同温度下IMU输出的测量值与真实值之间的差异。温度偏移是由于传感器的温度敏感性引起的温度变化会影响传感器的性能和精度。
温度偏移通常以每度或每十度为单位例如每度的温度偏移为X表示每增加或减少1度时IMU输出值可能会相应地增加或减少X。 2.2 指标
消费级IMU的温度偏移范围可能在几个百分比以内例如加速度计的温度偏移范围可能在±0.2%(对应就是±2mg)以内陀螺仪的温度偏移范围可能在±0.5°/s以内。
而高精度的工业级或航空航天级IMU的温度偏移范围会更小通常在几个千分比以内。例如加速度计的温度偏移范围可能在±0.05%(对应就是±0.5mg)以内陀螺仪的温度偏移范围可能在±0.1°/s以内。 3. 零偏稳定性
3.1 含义
在零输入状态下的长时间稳态输出是一个平稳的随机过程即稳态输出将围绕均值零偏起伏和波动习惯上用均方差来表示这种均方差被定义为零偏稳定性。
零偏漂移是指IMU测量值与真实值之间的偏差随时间的变化。通常零偏漂移以每小时、每分钟或每秒钟的角度或速度单位来表示。
3.2 指标
加速度计一般来说高精度的加速度计的零偏稳定性可以达到几微米每秒平方µg级别。典型的高性能加速度计的零偏漂移可能在1 µg或更低。
陀螺仪高精度的陀螺仪的零偏稳定性一般在几度每小时°/hr或更低。典型的高性能陀螺仪的零偏漂移可能在0.01°/hr或更低。 4. 灵敏度
4.1 含义
IMU的灵敏度是指传感器对于输入信号的变化的响应能力。对于加速度计来说灵敏度表示单位输入加速度变化对应的传感器输出变化对于陀螺仪来说灵敏度表示单位输入角速度变化对应的传感器输出变化。 4.2 指标
加速度计一般的加速度计灵敏度范围可达到几百到几千mV/g毫伏每重力单位。高精度的加速度计可能具有更低的灵敏度可达到几十到几百mV/g。
陀螺仪一般的陀螺仪灵敏度范围可达到几十到几百mV/°/s毫伏每度每秒。高精度的陀螺仪可能具有更低的灵敏度可达到几到几十mV/°/s。 5. 比例因子误差
…详情请参照古月居
