運(yùn)動(dòng)測(cè)量，特別是加速度、旋轉(zhuǎn)和速度，對(duì)于理解物體的方向至關(guān)重要。它也廣泛適用于許多應(yīng)用；例如，生產(chǎn)線機(jī)器、機(jī)器人設(shè)備、車輛、自主系統(tǒng)、萬(wàn)向節(jié)、機(jī)床，甚至機(jī)器人假肢。
技術(shù)、制造技術(shù)、小型化和計(jì)算機(jī)處理的進(jìn)步極大地簡(jiǎn)化了 IMU 中使用的運(yùn)動(dòng)傳感設(shè)備（特別是使用MEMS 技術(shù)的設(shè)備）的生產(chǎn)。
IMU（有時(shí)稱為慣性參考單元 [IRU] 或運(yùn)動(dòng)參考單元 [MRU]）通常是一種機(jī)電或固態(tài)設(shè)備，包含能夠測(cè)量運(yùn)動(dòng)的傳感器陣列。也就是說(shuō)，檢測(cè) X、Y 和 Z 軸周圍的線性加速度（速度變化率）和角速率（角速度變化）并提供有關(guān)該運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)
IMU 能夠通過(guò)將檢測(cè)到的慣性（由于物體改變方向的阻力而產(chǎn)生的力）轉(zhuǎn)換為描述物體運(yùn)動(dòng)的輸出數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)量運(yùn)動(dòng)。該數(shù)據(jù)將被其他系統(tǒng)使用，例如控制車輛。 IMU 的輸出通常是來(lái)自以下來(lái)源的原始傳感器數(shù)據(jù)：
? 加速度計(jì)（沿每個(gè)軸的線性加速度測(cè)量）；
? 陀螺儀（繞每個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)速率/角速度測(cè)量）。
該圖像描繪了三個(gè)運(yùn)動(dòng)軸上的加速度計(jì)和陀螺儀。每個(gè)加速度計(jì)和陀螺儀都與其他加速度計(jì)和陀螺儀成 90°（正交）放置。
加速度計(jì)測(cè)量沿每個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)，每個(gè)陀螺儀測(cè)量繞每個(gè)軸的角速度。
記錄的 IMU 信號(hào)或來(lái)自 IMU 的傳感器由附加設(shè)備或系統(tǒng)處理，這些設(shè)備或系統(tǒng)提供 IMU 數(shù)據(jù)應(yīng)用的參考系。例如，使用地球作為參考系的飛行器將把 IMU 數(shù)據(jù)融合到其導(dǎo)航系統(tǒng)中，以確定飛行器相對(duì)于地球的航向和位置——地理位置和相對(duì)于北方的航向。原始 IMU 傳感器信息可能足以確定方向（例如，我指向上方嗎？）和運(yùn)動(dòng)（例如，我在移動(dòng)嗎？），并可用于更復(fù)雜的計(jì)算，例如航位推算時(shí)。典型應(yīng)用包括：
? 運(yùn)動(dòng)追蹤；
? 振動(dòng)監(jiān)測(cè)；
? 消費(fèi)電子產(chǎn)品 – 手機(jī)；
? 指向應(yīng)用 – 攝像頭和天線定位。
IMU 經(jīng)常與 AHRS（姿態(tài)、航向和參考系統(tǒng)）設(shè)備混淆。主要區(qū)別在于，除了運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)之外，AHRS 還將提供方向/航向數(shù)據(jù)。
AHRS包含一個(gè)用于運(yùn)動(dòng)傳感的 IMU；然而，它使用額外的傳感器融合技術(shù)和機(jī)載處理來(lái)組合原始傳感器輸出，以確定其輸出數(shù)據(jù)中的準(zhǔn)確橫滾、俯仰、航向和升沉。
慣性測(cè)量單元中的加速度計(jì)、陀螺儀（有時(shí)還有磁力計(jì)）通常稱為“慣性傳感器”。
當(dāng)今慣性傳感器生產(chǎn)中最常用的技術(shù)是 MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）。 MEMS 是極其微小的設(shè)備（尺寸小至微米），是由各種材料（例如硅、聚合物、金屬）制成的電氣和機(jī)械元件的組合，旨在提供特定功能。例如，用于測(cè)量線性加速度的 MEMS 加速度計(jì)。 MEMS 組件的復(fù)雜程度各不相同，從簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)到具有多個(gè)集成傳感器和微電子器件的極為復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)。
傳感器數(shù)據(jù)處理考慮了地球的引力效應(yīng)，以提供準(zhǔn)確代表自由空間中實(shí)際運(yùn)動(dòng)的輸出。為了描述重力效應(yīng)，想象一下自由落體中的 IMU；它將測(cè)量到零垂直加速度，因?yàn)檎麄€(gè)裝置的加速速度與地球引力相同。如果我們停止 IMU，使其漂浮在自由空間中，它將測(cè)量到 -9.81 m/s2 的垂直加速度，盡管對(duì)我們來(lái)說(shuō)它看起來(lái)是靜止的 - 該重力加速度必須從傳感器輸出中消除。這意味著當(dāng)漂浮在自由空間中時(shí)，垂直加速度為0 m/s2。
? 元件尺寸和重量極小——這意味著傳感器可以安裝在小型印刷電路板上并裝在小型外殼中。小尺寸使得 MEMS 非常適合對(duì)有效負(fù)載大小和重量敏感的應(yīng)用。
? 功耗極低 – MEMS 傳感器消耗極少的功耗，非常適合電池供電的應(yīng)用。
? 更具成本效益——MEMS硅蝕刻、微加工和PCB安裝非常適合大規(guī)模生產(chǎn)，使得MEMS設(shè)備相對(duì)便宜。
? 可靠性——MEMS 元件以及材料和構(gòu)造技術(shù)使其成為極其可靠的傳感器類型，可以提供很長(zhǎng)的使用壽命。
? 快速陀螺儀初始化 – MEMS 陀螺儀能夠比機(jī)械和光學(xué)傳感器類型更快地“穩(wěn)定”。這使得傳感器可以在啟動(dòng)后更早地使用。
? 技術(shù)進(jìn)步——MEMS 傳感器的應(yīng)用極其廣泛，這導(dǎo)致了持續(xù)的開(kāi)發(fā)和改進(jìn)，以提高精度、進(jìn)一步小型化和降低成本。目前，MEMS陀螺儀的陀螺儀性能能夠與某些光纖陀螺儀（FOG）相匹配。
對(duì)于需要極高精度旋轉(zhuǎn)測(cè)量和航向的應(yīng)用，可以使用其他陀螺儀技術(shù)。這些通常用于無(wú)法依賴磁航向并且可能無(wú)法獲取 GNSS 數(shù)據(jù)以獲取幫助的應(yīng)用程序。例如，沒(méi)有 GNSS 接收且磁航向不夠準(zhǔn)確或受到周圍含鐵材料或環(huán)境條件的磁干擾的海底應(yīng)用。
在上述場(chǎng)景中，光纖陀螺儀（FOG）可以提供必要的陀螺儀性能——超高精度和高精度、低漂移和低偏置不穩(wěn)定性以及抗磁干擾能力。與典型的 MEMS IMU 相比，F(xiàn)OG 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在一定程度上被抵消了，它的體積大很多倍，特別重，而且價(jià)格也貴得多。實(shí)際上，這限制了光纖陀螺不僅適合而且有意義的市場(chǎng)和應(yīng)用，并且所需的必要投資是可以接受的。
限制 FOG 陀螺儀使用的尺寸/重量/成本缺點(diǎn)有助于增強(qiáng) MEMS 作為一種具有出色物理和性能特性的可行替代技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。MEMS IMU 技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和可及性使其適用于更大的用戶群和應(yīng)用范圍，包括成為機(jī)器人和自主系統(tǒng)行業(yè)的關(guān)鍵增強(qiáng)技術(shù)。
例如，Advanced Navigation 的 Motus MEMS IMU 尺寸緊湊、重量輕、功耗和成本更低 (SWaP-C)，同時(shí)保持非常高精度的陀螺儀性能。 Motus 重 26 克（約 1 盎司），需要約 16 cm3（約 1 英寸 3）的體積，功耗 1.4 W。以下是高級(jí)導(dǎo)航 Motus MEMS IMU 和 Boreas D90 數(shù)字 FOG INS 的性能比較。
| Motus | Boreas D90 | |
| 滾動(dòng)和俯仰 | 0.05° | 0.005° |
| Heading | 0.8°（磁性） | 0.01° |
| 偏差不穩(wěn)定 | 0.2 °/hr | 0.001 °/hr |
在上面的比較中，IMU 的選擇將取決于多種因素的組合，這些因素取決于您需要多少精度、每個(gè)可用選項(xiàng)對(duì)實(shí)際應(yīng)用的適合程度以及您想要花多少錢。盡管北風(fēng)之神毫無(wú)疑問(wèn)是一種更精確的設(shè)備，因此也更昂貴；在物理方面，它重 2500 克（約 88 盎司），需要 2600 立方厘米（約 158 英寸 3）的體積，功耗 12 瓦。很容易看出性能和尺寸、重量、功耗和功耗方面的主要差異。兩者之間的成本（SWaP-C）。
綜上所述，在小型無(wú)人機(jī)應(yīng)用中使用光纖陀螺儀可能意味著使用具有更高有效負(fù)載能力的無(wú)人機(jī)，該無(wú)人機(jī)通常較大，可以容納必要的電機(jī)、電池和有效負(fù)載。在這種情況下，帶有磁力計(jì)航向的基于 MEMS 的 IMU INS 非常適合，因?yàn)樗哂凶钚〉挠行ж?fù)載，特別是如果以 OEM 形式提供，功耗很小，并且可以提供精度，使MEMS 慣性傳感適用于各種基于無(wú)人機(jī)的應(yīng)用應(yīng)用，例如激光雷達(dá)測(cè)量和攝影測(cè)量。
加速度計(jì)是測(cè)量物體相對(duì)于局部慣性參考系的線性加速度/速度變化率的運(yùn)動(dòng)傳感器。作為一個(gè)概念，加速度計(jì)由一個(gè)通過(guò)機(jī)械彈簧連接到其參考系的質(zhì)量塊組成。彈簧允許檢測(cè)質(zhì)量沿著所謂的靈敏度軸移動(dòng)。測(cè)量檢驗(yàn)質(zhì)量的位移（即質(zhì)量從其先前位置移動(dòng)了多遠(yuǎn)）可以計(jì)算所施加的加速度。
位移的測(cè)量是通過(guò)電容進(jìn)行的。傳感器將有幾個(gè)差分電容器。這些電極固定在檢測(cè)質(zhì)量?jī)蓚?cè)。檢驗(yàn)質(zhì)量塊將具有伸入差分電容器電極之間的空間的延伸臂或“手指”。靜止時(shí)，手指位于電極之間的中心，并產(chǎn)生已知的電容來(lái)表示零加速度。在加速事件期間，檢驗(yàn)質(zhì)量會(huì)移動(dòng) - 這是因?yàn)樗菑椈傻模虼藢⒁耘c傳感器其余部分（參考系）不同的速率加速。結(jié)果，手指靠近一個(gè)電極，產(chǎn)生電容變化，由此可以得出加速度。
該圖描繪了簡(jiǎn)單 MEMS 加速度計(jì)的操作。錨點(diǎn) ( A ) 將檢驗(yàn)質(zhì)量 ( B ) 固定到位。
檢驗(yàn)質(zhì)量由中心部分 ( i ) 和多個(gè)突出的指狀部分 ( ii ) 組成。中心部分和錨之間的檢測(cè)質(zhì)量部分充當(dāng)彈簧 ( iii )。
固定電極 ( C ) 構(gòu)成差分電容器，電容器電極之間的檢測(cè)質(zhì)量上有一個(gè)突出的手指。
當(dāng)加速度計(jì)靜止或以固定速度（零加速度）行進(jìn)時(shí)，手指位于電極之間的中心位置，如圖所示。
在上面的動(dòng)畫中，第一個(gè)序列顯示加速度計(jì)靜止。然后向右加速。
檢驗(yàn)質(zhì)量的加速度（慣性）阻力導(dǎo)致其想要保持靜止，因此以與參考系不同的速率加速，導(dǎo)致其在彈簧上向左拉。
差分電容器電容的變化代表了所感測(cè)到的加速度的大小——手指距離左側(cè)電極越近，向右的加速度越大。
在第二個(gè)序列中，導(dǎo)致向右加速的力停止。例如，這會(huì)立即因摩擦而產(chǎn)生減速力。檢驗(yàn)質(zhì)量現(xiàn)在移向右側(cè)電極，從中計(jì)算出負(fù)加速度值。最終，重新施加足夠的力，使加速度計(jì)以恒定速度行進(jìn)，因此手指位于差分電容器電極的中心。
在最后的序列中，加速度計(jì)在嚴(yán)重減速的情況下從恒定速度降至零速度，然后再次靜止。
開(kāi)環(huán)和閉環(huán)加速度計(jì)
加速度計(jì)傳感器主要有兩類：開(kāi)環(huán)和閉環(huán)。開(kāi)環(huán)傳感器具有在加速度作用下發(fā)生位移的檢驗(yàn)質(zhì)量，測(cè)量位移以計(jì)算所施加的加速度（如上所述）。這些傳感器不太復(fù)雜，制造成本也較低。
閉環(huán)加速度計(jì)是一種通常將其檢測(cè)質(zhì)量保持在固定位置并測(cè)量將其保持在該位置所需的電流或功率的設(shè)備，換句話說(shuō)，就是消除加速力所需的功率。兩者之間的顯著區(qū)別在于，閉環(huán)系統(tǒng)能夠提供有關(guān)其狀態(tài)的反饋，這使得傳感器能夠自我調(diào)節(jié)，因此可能更加準(zhǔn)確。其他幾種測(cè)量檢驗(yàn)質(zhì)量位移的方法也在使用中，包括壓阻式、壓電式和隧道電流測(cè)量。
MEMS 加速度計(jì)專門針對(duì)預(yù)期的最大允許加速度而設(shè)計(jì)。這些對(duì)于實(shí)現(xiàn)所需的測(cè)量分辨率和動(dòng)態(tài)范圍是必要的。
角速率傳感器通常稱為陀螺儀，可指示繞軸的加速度（旋轉(zhuǎn)速率）。雖然存在多種測(cè)量角加速度的技術(shù)，但最常見(jiàn)的方法是使用科里奧利效應(yīng)。為了可視化科里奧利效應(yīng)，想象一個(gè)以順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的圓形平臺(tái)，其中心有一輛車輛。車輛開(kāi)始向北行駛。當(dāng)車輛遠(yuǎn)離中心時(shí)，平臺(tái)的徑向速度增加，這導(dǎo)致車輛有效地遵循半徑減小的弧線，看似向西——這種方向的變化就是科里奧利效應(yīng)。為了保持向北的航向，車輛必須通過(guò)施加相等且相反的加速度來(lái)抵消科里奧利效應(yīng)——這就是科里奧利加速度。
從上方觀察時(shí)，由于車輛下方平臺(tái)的徑向速度不斷增加，
向北朝向旋轉(zhuǎn)平臺(tái)外邊緣移動(dòng)的車輛將到達(dá)西北位置的平臺(tái)邊緣 - 科里奧利效應(yīng)（紅色虛線） ）。
為了保持向北的路線，車輛需要按照科里奧利效應(yīng)成比例向東加速——這就是科里奧利加速度（藍(lán)色箭頭）。
平臺(tái)旋轉(zhuǎn)得越快，科里奧利效應(yīng)就越劇烈。
以地球?yàn)閰⒖枷?，科里奧利效應(yīng)是由于地球和相對(duì)緯度同時(shí)旋轉(zhuǎn)而對(duì)運(yùn)動(dòng)物體造成的視偏轉(zhuǎn)。例如，當(dāng)從赤道向北發(fā)射火箭時(shí)，在火箭著陸的時(shí)間內(nèi)，地球向東旋轉(zhuǎn)了一定量。這意味著火箭相對(duì)于地球表面沿左彎曲弧線飛行，并在其預(yù)定著陸點(diǎn)的正西著陸（盡管它是直線飛行）。當(dāng)您向兩極移動(dòng)時(shí)，緯度會(huì)增加，由于地球周長(zhǎng)的減小，科里奧利效應(yīng)也會(huì)增加。
在典型的科里奧利 MEMS 陀螺儀中，諧振檢測(cè)質(zhì)量通過(guò)機(jī)械彈簧連接到其參考系。該參考系連接到外部參考系并通過(guò)機(jī)械彈簧隔離。檢驗(yàn)質(zhì)量沿特定軸振動(dòng) - 這稱為驅(qū)動(dòng)軸。當(dāng)陀螺儀旋轉(zhuǎn)時(shí)，科里奧利效應(yīng)會(huì)沿著垂直于驅(qū)動(dòng)軸的軸引起二次振動(dòng) - 這稱為傳感軸。與許多 MEMS 加速度計(jì)傳感器一樣，測(cè)量結(jié)果是通過(guò)電容得出的。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致內(nèi)參考系和外參考系之間的差分電容的輸出發(fā)生變化。隨著旋轉(zhuǎn)速率的增加，檢驗(yàn)質(zhì)量的位移也會(huì)增加，產(chǎn)生與科里奧利力/感測(cè)到的旋轉(zhuǎn)成比例的信號(hào)。
該圖描繪了簡(jiǎn)單 MEMS 科里奧利陀螺儀的運(yùn)行情況。
彈簧 ( A ) 將檢驗(yàn)質(zhì)量 ( B ) 固定在內(nèi)部參考系 ( C ) 內(nèi)。
內(nèi)部參考系也使用彈簧 ( E )與外部參考系 ( D ) 隔離。內(nèi)部參考系有幾個(gè)突出的指狀物（i）。
固定電極 ( ii ) 構(gòu)成差分電容器，具有從電容器電極之間的內(nèi)部參考系伸出的手指。
陀螺儀可以以任何角度放置在旋轉(zhuǎn)物體上的任何位置，但其傳感軸必須與旋轉(zhuǎn)軸平行。
磁力計(jì)用于檢測(cè)和測(cè)量地球磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向，以確定航向。磁航向結(jié)合地球磁場(chǎng)強(qiáng)度得出與北相關(guān)的方向。三個(gè)磁力計(jì)測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度，以提供相對(duì)于磁北的三維方向。請(qǐng)注意，磁北與“真”（地理）北不同，“真”北是地球繞其旋轉(zhuǎn)的軸。
紅軸描繪了“磁北”，因?yàn)樗c地球磁場(chǎng)對(duì)齊。藍(lán)軸代表“真北”，因?yàn)樗堑厍蛐D(zhuǎn)的實(shí)際軸。
兩種主要的磁力計(jì)技術(shù)是磁阻和霍爾效應(yīng)。當(dāng)帶電帶存在垂直于電流方向的磁場(chǎng)時(shí)，霍爾效應(yīng)傳感器測(cè)量帶電帶兩側(cè)之間的電勢(shì)差。
磁阻傳感器使用磁域沿同一方向排列的坡莫合金。地球磁場(chǎng)的變化會(huì)改變坡莫合金內(nèi)的磁排列，從而改變其電阻。這種變化可以被測(cè)量并用于計(jì)算航向的變化。
磁力計(jì)非常敏感，這使得它們?nèi)菀资艿诫姶鸥蓴_，從而影響精度。這意味著磁力計(jì)必須在調(diào)試期間進(jìn)行校準(zhǔn)。
總結(jié)上述傳感器類型的典型主要優(yōu)點(diǎn)：
| 阻式 | 霍爾效應(yīng) |
| 更高的靈敏度 | 區(qū)分南北磁極 |
| 噪音更低 | 不易受到干擾 |
| 更高的角度靈敏度 | 更大的角度測(cè)量（360°） |
壓力傳感器用于測(cè)量 IMU 上的外部壓力。例如，用于確定水下應(yīng)用中的深度的水壓傳感器，以及用于確定高度的氣壓傳感器（氣壓計(jì)）。海拔越高，氣壓越低；深度越深，水壓越高。確定壓力的兩種主要方法是通過(guò)壓阻或電容。兩者都使用在壓力下會(huì)偏轉(zhuǎn)的隔膜——偏轉(zhuǎn)用于產(chǎn)生可測(cè)量的值。
流入腔中的壓力變化導(dǎo)致隔膜偏轉(zhuǎn)。傳感腔中的差分電容器根據(jù)電容器電極之間的距離改變電容。
隨著壓力增加，隔膜上的電極靠近傳感腔壁上的電極。
電容式壓力傳感器將在隔膜下側(cè)沉積導(dǎo)電層以形成電容器。例如，當(dāng)壓力增加時(shí)，隔膜受到加壓，并且會(huì)隨著隔膜和電極之間的間距變化而偏轉(zhuǎn)，從而改變測(cè)量的電容。
壓阻方法將導(dǎo)電元件直接蝕刻到隔膜的表面上，產(chǎn)生兩組平行的已知電阻，通過(guò)計(jì)算，可以準(zhǔn)確地確定未知電阻。這稱為惠斯通電橋網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)隔膜因壓力變化而偏轉(zhuǎn)時(shí)，電阻會(huì)出現(xiàn)不確定的變化（未知變量）?；菟雇姌螂娐窚y(cè)量電阻，該電阻代表隔膜上的壓力。
總結(jié)上述傳感器類型的典型主要優(yōu)點(diǎn)：
| 電容式 | 壓阻式 |
| 長(zhǎng)期穩(wěn)定性 | 校準(zhǔn)更簡(jiǎn)單 |
功耗更低 精度更高，總誤差帶 更低 抗過(guò)壓能力更強(qiáng) | 更低的花費(fèi) |
光纖陀螺儀 (FOG) 是 IMU 的卓越技術(shù)，必須提供超高精度、低漂移和低偏置不穩(wěn)定性。也就是說(shuō)，陀螺儀性能超出了MEMS器件的性能限制。此外，許多光纖陀螺儀都能夠進(jìn)行陀螺羅經(jīng)，即根據(jù)地球自轉(zhuǎn)找到真北，無(wú)需磁力計(jì)或全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的幫助。這使得光纖陀螺儀不受磁干擾，因此對(duì)于無(wú)法選擇磁航向的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。
光纖陀螺儀使用一種稱為薩尼亞克效應(yīng)的光學(xué)現(xiàn)象 來(lái)確定裝置的旋轉(zhuǎn)速率。 FOG 具有三個(gè)正交放置（彼此成 90°）的光纖線圈 - X、Y 和 Z 軸各一個(gè)。激光用于同時(shí)沿相反方向發(fā)送光束穿過(guò)每個(gè)線圈繞組。另一種光學(xué)陀螺儀技術(shù)是環(huán)形激光陀螺儀（RLG）。這種類型的設(shè)備使用鏡子來(lái)控制激光的路徑，而不是光纖線圈。
當(dāng)光離開(kāi)線圈時(shí)，波形被組合（干涉）并檢查所得波形。如果發(fā)生旋轉(zhuǎn)，則光在一個(gè)方向上傳播線圈所需的有效時(shí)間將與另一個(gè)方向的有效時(shí)間不同（將其視為一條賽道，兩輛速度相同的汽車沿相反方向行駛，實(shí)際軌道和終點(diǎn)線在汽車下方移動(dòng)）。如果兩者之間存在任何相移，這在組合波形中會(huì)很明顯。光纖陀螺儀利用相移來(lái)高精度地計(jì)算旋轉(zhuǎn)。
在圖中，F(xiàn)OG 繞 Z 軸旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，光的相移可以看作兩束光束到達(dá)光接收器的時(shí)間差。
光的相移僅在旋轉(zhuǎn)期間發(fā)生；一旦旋轉(zhuǎn)停止，光線將再次同相。
請(qǐng)注意，這僅用于說(shuō)明目的，不一定是對(duì)實(shí)際技術(shù)的描述。
光纖陀螺不需要移動(dòng)部件，不依賴慣性阻力，并且產(chǎn)生的電噪聲非常小，不會(huì)影響其精度。換句話說(shuō)，固有的較低漂移特性以及抗振動(dòng)、加速度和沖擊引起的誤差的能力。請(qǐng)注意，同時(shí)也是 INS 的 FOG 通常會(huì)使用高端 MEMS 傳感器進(jìn)行非陀螺儀傳感。
校準(zhǔn)對(duì)于確保傳感器輸出在指定操作條件下準(zhǔn)確且可重復(fù)至關(guān)重要。也就是說(shuō)，每次 IMU 在相同溫度下經(jīng)受相同慣性條件時(shí)，傳感器都會(huì)輸出相同（或非常接近）的結(jié)果。這主要是由于 MEMS 傳感器的熱敏感性。在校準(zhǔn)過(guò)程中，使用極其精確的設(shè)備使 IMU 經(jīng)受各種例程，這些例程向傳感器施加一系列預(yù)定的測(cè)試力。在每個(gè)溫度點(diǎn)重復(fù)測(cè)試。
將 IMU 的輸出與測(cè)試參考數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以確定是否需要任何傳感器偏置偏移以及每個(gè)偏移的值。根據(jù)溫度的需要應(yīng)用偏置，以確保輸出數(shù)據(jù)盡可能接近參考數(shù)據(jù)。 IMU 輸出測(cè)量的精度可能因以下因素而異：
? 溫度 – 由于微觀組件的物理膨脹/收縮而影響精度。
? 來(lái)自加速度計(jì)和陀螺儀的固有誤差源，例如（有關(guān)其中一些誤差的解釋，請(qǐng)參閱解釋慣性測(cè)量單元規(guī)格）：
? 傳感器偏差
? 比例因子穩(wěn)定性
? 交叉軸靈敏度
? 傳感器軸未對(duì)準(zhǔn)
? MEMS陀螺儀G靈敏度。
所有Advanced Navigation IMU/AHRS 和 INS 產(chǎn)品在出廠前均經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)、測(cè)試和檢查，以確保符合相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
配備磁力計(jì)的 IMU 通常需要在車輛上/現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行校準(zhǔn)，以補(bǔ)償可能引入航向誤差的靜態(tài)磁干擾。如果需要精確的磁力計(jì)航向，則必須在安裝后執(zhí)行磁力計(jì)校準(zhǔn)。
靜態(tài)（不變）磁干擾源包括作為車輛一部分或隨車輛移動(dòng)的大量含鐵材料（鋼、鐵）。 IMU 距離靜態(tài)干擾源越近，干擾就越高。靜態(tài)干擾可以通過(guò)安裝后校準(zhǔn)來(lái)補(bǔ)償。通常，可以在安裝設(shè)備后通過(guò)執(zhí)行一組校準(zhǔn)程序來(lái)測(cè)量靜態(tài)干擾。該過(guò)程將涉及多個(gè)軸的移動(dòng)，以測(cè)量靜態(tài)干擾的影響。這也有助于考慮磁干擾的綜合影響。
動(dòng)態(tài)磁干擾的幅度和持續(xù)時(shí)間是可變的，因此無(wú)法校準(zhǔn)。動(dòng)態(tài)磁干擾源包括高電流接線、電動(dòng)機(jī)、伺服系統(tǒng)、螺線管以及附近不隨 IMU 移動(dòng)的大量含鐵材料（鋼、鐵）。 IMU 應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離這些干擾源安裝。
