IMU概述

简介

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。首先介绍这三种传感器的原理，其中部分图片来自网络。

陀螺仪

陀螺仪的测量原理有简单点来说就是角动量守恒，需要理解的可以观看以下视频
https://www.youtube.com/watch?v=ty9QSiVC2g0
https://www.youtube.com/watch?v=XPUuF_dECVI
但是在这里，我们只需要知道这样一件事情
陀螺仪能测量出X，Y ，Z三轴的角速度

加速度计

加速度计在网络上有一个通俗易懂的盒子模型。我们假设在失重环境下有一个球放在一个一样大的方盒子里面，如图。

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这时如果有一个加速度向左，如图
163856r6orns2rocpzz5sp.png
则盒子右侧便能检测到一个力。如果在地球上则有一个重力加速度如图
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这时我们根据重力加速度在各个方向上的分量便能求解出物体的姿态了，但是水平方向偏航角与重力加速度垂直无法求得，具体如何求解可参考
http://www.starlino.com/imu_guide.html
这里同样只需要知道以下两点
加速度计能测量出三轴的加速度
加速度计无法求出水平方向的偏航角

磁力计

简单来说磁力计就是一个指南针，正好弥补了加速度计无法测量的水平方向的偏航角的问题。具体的原理介绍网络上有大量文章，解算姿态也请参考这篇文章。
https://blog.csdn.net/loveuav/article/details/81713015
值得注意的是磁力计解算姿态时不能直接采用公式
anglez=−arctan2(mny,mnx)
而是需要使用加速度计计算出的roll和pitch做一个坐标变换，再带入计算。

小节

对IMU的组成和原理相信会有初步的认识，但是我们如何去描述物体的姿态呢？下一篇就会讲解姿态的表达。

后期内容

姿态描述—四元数，旋转矩阵以欧拉角
从互补滤波到卡尔曼滤波
AHRS算法推导及代码实现（上）
AHRS算法推导及代码实现（下）