微機電係統 (MEMS) 陀螺儀(yi) 和加速計比以往更小、更輕、功能更強大。當前最先進的芯片比十年前的芯片有了質的飛躍，使得集成這些傳(chuan) 感器的低成本 MEMS 慣性測量單元 (IMU) 能夠提供與(yu) 以前的戰術級係統相當的性能。僅(jin) 出現在昂貴的高端應用中。
盡管性能大幅提升，MEMS IMU 仍然具有用戶應注意的獨特特性。通過在係統中考慮這些因素並遵循良好的 IMU 數據實踐，您可以確保應用程序獲得最佳性能。
您可以利用以下一些技巧來提高慣性傳(chuan) 感器的性能：
將 MEMS 與(yu) 不必要的振動隔離對於(yu) 獲得準確的測量至關(guan) 重要。用戶通常對係統的整體(ti) 運動感興(xing) 趣，例如車輛軌跡，而對測量振動不感興(xing) 趣。
振動可能來自多種來源：係統組件（例如電機）、傳(chuan) 感器所附著的結構由於(yu) 地形上的運動而產(chan) 生的共振，甚至是附近行走的人產(chan) 生的振動。通過精心安裝IMU（也許安裝在隔振平台上），您可以最大限度地減少這些影響並提高傳(chuan) 感器性能。隔振不僅(jin) 對於(yu) 數據準確性很重要，而且還可以延長係統的使用壽命。即使是最堅固的 IMU 也包含敏感元件，這些元件可能會(hui) 因暴露於(yu) 高衝(chong) 擊事件而損壞。
MEMS 傳(chuan) 感器還具有振動時產(chan) 生的噪聲分量，稱為(wei) 振動校正誤差 (VRE)。也就是說，振蕩振動信號被整流為(wei) 傳(chuan) 感器輸出中不期望的偏置偏移，從(cong) 而對測量的準確性產(chan) 生不利影響。通過最大限度地減少 IMU 上引起的振動，您可以最大限度地減少誤差並提高整體(ti) 係統性能。
所有陀螺儀(yi) 都會(hui) 受到多種效應的影響，這些效應會(hui) 導致其開啟偏置發生變化，或者在未施加輸入旋轉時輸出非零偏移。該誤差在 MEMS 傳(chuan) 感器中更為(wei) 嚴(yan) 重，也是 MEMS 傳(chuan) 感器目前無法用於(yu) “陀螺羅盤”的原因。
陀螺羅盤：通過感測地球自轉速率來確定設備航向的過程。
如果您使用的是姿態和航向參考係統 (AHRS) 或慣性導航係統 (INS)，這些設備中的過濾算法會(hui) 實時估計這種偏差，但過濾器需要時間，有時需要幾分鍾的時間確定準確的偏差值。如果您使用基本 IMU 來讀取角速率測量值，它將無法估計此偏差。在這兩(liang) 種情況下，最好定期捕獲這種偏差，因為(wei) 這樣做可以優(you) 化設備的性能。
捕獲偏差需要您的設備在捕獲期間保持靜止。重要的是，在此過程中，任何振動源（例如車輛發動機）也必須關(guan) 閉。在 Parker 的 MicroStrain 設備中，您可以使用SensorConnect應用程序或 MIP SDK 來啟動捕獲。幾秒鍾後，設備將估計偏差並將其存儲(chu) 在其內(nei) 部存儲(chu) 器中。定期執行此操作是應對應用中陀螺儀(yi) 老化影響的最佳方法。
當今的 MEMS IMU 具有高數據速率，約為(wei) 1 kHz 或更高！如果您正在設計一個(ge) 需要對角速率和加速度信息進行數學積分的係統（例如導航濾波器），那麽(me) 直接使用角速率和加速度輸出可能很誘人。這些值的單位很熟悉，如果您查看標準物理方程，您會(hui) 看到它們(men) 直接枚舉(ju) （例如 F = ma。）但是 IMU 通常會(hui) 輸出一組更有用的不同量：角速率的時間積分，稱為(wei) delta-theta，加速度的時間積分稱為(wei) delta-velocity。使用這些而不是瞬時表示的好處如下：
• 這些積分結合了設備在實際運動中旋轉和加速時所受到的複雜的圓錐效應和劃槳效應。考慮到這些影響意味著 delta-theta 和 delta-velocity 值比以典型方式積分瞬時值更準確，即使在最大速率下也是如此。
• 由於(yu) IMU 以最快的速率為(wei) 您完成此集成，因此您可以以低得多的速率請求這些值，從(cong) 而為(wei) 係統節省寶貴的 CPU 周期。例如，如果設備本機報告 1,000 Hz 的數據，但您的過濾器隻需要 50 Hz 的信息，通過使用這些積分，您可以節省 20 倍的計算量，同時提高精度。精度的提高來自於(yu) IMU 以最大速率捕獲動態，同時考慮了圓錐和劃槳效應。
在 IMU 之旅的某個(ge) 時刻，您可能會(hui) 發現 時機就是一切！直到產(chan) 品開發後期，準確的時間戳和時間對齊的重要性常常被忽視。如果您沒有考慮到這一點並且您的係統沒有按預期工作，那麽(me) 您可能剛剛發現了問題。
不準確的時間同步會(hui) 導致慣性測量出現明顯的比例因子誤差。例如，當係統時鍾和 IMU 時鍾不同步時，由於(yu) 時鍾之間的漂移，您將積累小誤差，其效果與(yu) IMU 的角速率和加速度輸出乘以錯誤的比例因子相同。隨著係統動態的增加，此錯誤也會(hui) 增加。
應用程序的要求越高，時間調整就越重要。
有兩(liang) 種方法可以緩解這種情況：使用精密參考（硬件脈衝(chong) 或其他）對齊係統中的所有時鍾，並通過算法補償(chang) 事件的任何未對齊，或者使用能夠生成事件數據的 IMU。第一種方法很常見，但在具有許多組件的係統中實施起來通常相當複雜。第二種方法是 Parker 添加到3DM-CV7-AHRS中的方法，以幫助我們(men) 的客戶滿足精確的計時需求。
借助事件驅動的 IMU，硬件輸入脈衝(chong) 可以生成軟件消息（反之亦然），從(cong) 而使以前難以處理的事件能夠很好地對齊。例如，在視覺裏程計中，了解從(cong) 一個(ge) 相機幀到下一幀的集成 IMU 輸出非常重要。如果沒有事件驅動的 IMU，這可能會(hui) 變得相當棘手，但有了事件驅動的 IMU，事情就變得非常簡單：將相機的快門輸出引腳連接到 IMU，並將其配置為(wei) 在接收脈衝(chong) 時提供 delta-theta 和 delta-velocity 輸出。這會(hui) 產(chan) 生與(yu) 相機生成的圖像對齊的精確積分，從(cong) 而大大簡化了該領域的時間對齊問題。相反，事件驅動的 IMU 可以在數據量有效時生成脈衝(chong) ，該脈衝(chong) 可用於(yu) 驅動硬件（例如相機）上的捕獲事件，並保持同樣嚴(yan) 格的時間調整。
• 3DM-CV7-AHRS 戰術級 OEM IMU/AHRS
• 3DM-CX5-IMU 高性能工業(ye) 級慣性測量單元
• 3DM-CV5-IMU 嵌入式慣性測量單元
• 3DM-GX5-IMU 高性能慣性測量單元（IMU）
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