IMU、AHRS 和 INS 之間的區別

文章出處：新聞資訊責任編輯：开云体育网页登录發表時間：2024-11-05 14:26:18

當客戶訪問我們(men) 的網站或為(wei) 他們(men) 的產(chan) 品購買(mai) 傳(chuan) 感器（慣性傳(chuan) 感器）時，他們(men) 通常會(hui) 想到 INS，僅(jin) 此而已。他們(men) 剛剛聽到INS。事實並非如此。也許他們(men) 實際上需要一個(ge) IMU，這實際上非常簡單。他們(men) 正在考慮一個(ge) 完全不同的價(jia) 格點。了解 IMU、AHRS 和 INS 之間的差異將有助於(yu) 為(wei) 您的特定應用選擇正確的產(chan) 品。

人們(men) 對 INS 的最大誤解是它隻是一個(ge) GPS。這不是 GPS。它有一個(ge) 卡爾曼濾波器，它有一個(ge) 內(nei) 置於(yu) 設備中的傳(chuan) 感器融合。它為(wei) 您提供更準確的輸出。總的來說，這是一個(ge) 非常高質量的設備。因此，INS 將包括一個(ge) 卡爾曼濾波器，該濾波器將包括傳(chuan) 感器本身如何將所有單獨的部件融合為(wei) 一個(ge) 部件，並為(wei) 您提供包含所有部件的導航輸出。這還包括陀螺儀(yi) 、磁力計和加速度計。並且在INS解決(jue) 方案中，還包括GPS。因此，它將獲取這些東(dong) 西並為(wei) 您提供導航輸出，然後您的機器人可以使用該輸出來了解它在世界上的位置。

什麽是 IMU？

當您想要實現 IMU 時，重要的是要認識到它隻是磁力計、加速度計和陀螺儀(yi) 。有時該包裝中不包含磁力計。這隻是那些小設備最終吐出的隨機數。而且它不會(hui) 有任何智能。它隻會(hui) 產(chan) 生數字。這實際上對於(yu) 在相機、固定相機中使用非常有益，您所關(guan) 心的隻是知道它是指向地麵還是指向天花板。這是非常基本的，沒有太多內(nei) 容。但同樣，沒有任何立場或其他任何東(dong) 西。

3DM-CX5-IMU 慣性測量單元

很多人在為(wei) 特定應用尋找解決(jue) 方案時，都會(hui) 從(cong) INS 級別開始，其中包括磁力計、陀螺儀(yi) 和加速度計。但它還包括一個(ge) GPS，它將把所有這些傳(chuan) 感器融合在一起，為(wei) 您提供強大的導航輸出，您的係統實際上可以使用它來環遊世界，並確切地知道它在哪裏。

所以IMU實際上代表慣性測量單元。僅(jin) 此而已。這隻是一個(ge) 簡單的基本單元。

AHRS 有什麽好處？

下一步是 AHRS，它代表姿態航向參考係統，實際上包括 GPS。雖然它實際上並不包含卡爾曼濾波器，但它確實為(wei) 您提供了 IMU 的所有優(you) 勢以及 GPS 位置。

3DM-CV5-AHRS 姿態參考傳(chuan) 感器

AHRS 裝置非常適合那些已經設計或已經集成過濾器的人們(men) ，他們(men) 隻是希望將更多傳(chuan) 感器數據注入其中。

INS 適合我嗎？

AHRS 的下一步是 INS，每個(ge) 人都熟悉術語 INS。那個(ge) ，它代表慣性導航係統。顧名思義(yi) ，它是一個(ge) 智能係統。它將采用所有這些傳(chuan) 感器，將它們(men) 融合成一個(ge) 輸出，您的係統無需再做任何事情。它僅(jin) 根據該輸出就可以準確地知道自己在世界上的位置。您不需要將其發送到其他任何地方。

INS 具有所謂的卡爾曼濾波器，它融合在設備中使用的各種傳(chuan) 感器中。卡爾曼濾波器實際上是一個(ge) 軟件包。大部分時間傳(chuan) 感器輸出被饋入。然後卡爾曼濾波器為(wei) 您提供融合輸出，機器人的其餘(yu) 部分實際上可以在其上運行。 INS 獨有的一些額外功能是能夠使用 RTK。 RTK（實時運動學）是一個(ge) 從(cong) 基站獲取 GPS 位置並將修正結果輸出到流動站（通常是四處移動的機器人）的過程。通過組合兩(liang) 個(ge) GPS 係統，您可以獲得厘米級的精度。而且這隻是，你隻能用 INS 係統來做到這一點。

3DM-CV7-INS 嵌入式慣性導航係統

另一個(ge) 隻能與(yu) INS 一起使用的功能實際上是羅盤。這是一項較新的技術，但它仍然隻能在 INS 解決(jue) 方案中使用。這就是您使用 GPS 1 並添加 GPS 2 的地方。一台設備有兩(liang) 個(ge) GPS。但根據這兩(liang) 個(ge) GPS 位置之間的距離，您可以推導出兩(liang) 者之間的航向。這為(wei) 您的常規導航係統提供了非常準確的航向尺寸。

指南針的重要性

羅盤之所以對 INS 解決(jue) 方案有如此巨大的改進，是因為(wei) 您能夠獲得比磁力計低得多的精度。磁力計基於(yu) 地球磁場，無論你指向北方，它都是一個(ge) 指南針。但當您使用 GPS 時，它並不關(guan) 心北方的實際位置。因為(wei) 它始終能夠根據這兩(liang) 個(ge) GPS 得出您的航向。而且它不會(hui) 受到一塊金屬經過它的影響，也不會(hui) 受到你的手機的影響。隻要您有 GPS 位置，它就始終有效。

因此，每個(ge) 人真正想要的最終解決(jue) 方案之一是，我可以獲得出色的羅盤航向，我也可以通過 RTK 獲得位置精度嗎？答案是肯定的。您實際上可以將它們(men) 放在一起。你最終隻是將兩(liang) 者合並了。您將擁有基站，然後您將擁有具有兩(liang) 個(ge) GPS 的流動站。它的工作原理與(yu) RTK 完全相同。您將基礎位置信息發送到流動站，然後它進行位置修複，然後它還可以從(cong) 兩(liang) 個(ge) GPS 位置獲取航向信息，真正為(wei) 您的應用提供精確的航向和位置解決(jue) 方案。實際上，羅盤的工作原理與(yu) RTK 類似。它實際上運行與(yu) RTK 解決(jue) 方案完全相同的庫。但它使用該信息作為(wei) 本地基地而不是遠程基地。在 RTK 係統中，您在其他地方有一個(ge) 基站，現在您有一個(ge) 由羅盤組成的移動基站。正是這兩(liang) 個(ge) 基本位置在 RTK 解決(jue) 方案中協同工作，才真正為(wei) 您提供羅盤航向。

使用 RTK 基準的價(jia) 值在於(yu) ，如果您基於(yu) 該基準進行任何類型的三角測量，您就可以獲得該位置。三角測量作用於(yu) 三個(ge) 點。在這種情況下，您有一個(ge) RTK 基地，您有一顆衛星，然後您還有您的流動站。根據您隨後繪製的三角形的尺寸，我們(men) 實際上能夠獲得精確到厘米級的 RTK 位置。

帶羅盤的 INS 仍然受到基本 GPS 位置的影響。一般來說，GPS 的精度很難達到一米以上。指南針仍將受到影響。雖然我們(men) 能夠得出流動站上兩(liang) 個(ge) GPS 位置的準確航向，但我們(men) 無法從(cong) 這兩(liang) 個(ge) 位置中得出更準確的物理位置信息。您可以對它們(men) 進行平均，但這不會(hui) 給您帶來更高的準確性。