标签：陀螺仪 加速度计 科氏力 工作 IMU 加速度 原理 坐标系

一、IMU介绍

IMU（英文Inertial measurement unit，简称 IMU），是测量物体三轴姿态角及加速度的装置。一般IMU包括三轴陀螺仪及三轴加速度计，某些9轴IMU还包括三轴磁力计。

1、加速度计工作原理：

(1)、模型等效：

加速度计可以用一个简单的 质量块+弹簧+指示计来表示，如下图所示。

 加速度的测量值为am，也即为弹簧的拉力对应的加速度：

 f弹簧的拉力，a物体在惯性坐标系下的加速度，g重力加速度（此处的g为矢量）。

(2)、加速度计测量原理

通常情况下我们假设地球表面为惯性参考系，但是对于高端的测量单元来说，这种精度远远不够（需要考虑地球自转的影响），所以就将惯性参考系的原点记为地球的质心，而位于地球表面的坐标系称为地面参考系或东北天坐标系（ENU坐标系）, 如下图所示。

 通常情况下，我们记东北天坐标系为g = (0,0,-9.81)T；此处为了简单处理，假设IMU坐标系就是东北天坐标系（真实传感器坐标系与东北天坐标系之间只有简单的坐标变换的关系，所以此处分析可以假设两者相同）

则当载具静止不动的时候：

a = 0

am = -g

当载具自由落体的时候：

a = g

am = 0

2、陀螺仪工作原理

(1)、模型等效

在旋转坐标系中，运动的物体受到科氏力（参考运动旋转学）的作用，以MEMS陀螺仪为例，主要分为：一个主动运动轴+一个敏感轴。

 通常过程中，普遍为音叉陀螺仪，因为有可能在科氏力方向上物体本身具有一定的加速度，所以利用音叉陀螺仪构成差分模型，消除自身的影响。

 当两个完全相同的质量块的运动方向相反，但是旋转相同的时候，它们就会受到相反的科氏力以及相同的外部加速度影响力。将两个质量块所受到该方向上的力做差，就会得到两倍的科氏力。

标签：陀螺仪,加速度计,科氏力,工作,IMU,加速度,原理,坐标系
来源： https://blog.csdn.net/hltt3838/article/details/121864496

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