航姿参考系统包括基于MEMS的三轴陀螺仪，加速度计和磁强计。...航姿参考系统与惯性测量单元IMU的区别在于，航姿参考系统（AHRS）包含了嵌入式的姿态数据解算单元与航向信息，惯性测量单元（IMU）仅仅提供传感器数据，并不具有提供准确可靠的姿态数据的功能。...惯性导航系统（INS）是一个使用加速计和陀螺仪来测量物体的加速度和角速度，并用计算机来连续估算运动物体位置、姿态和速度的辅助导航系统。...原理： 惯性导航系统至少包括计算机及含有加速度计、陀螺仪或其他运动传感器的平台（或模块）。...加速度计在惯性参照系中用于测量系统的线加速度，但只能测量相对于系统运动方向的加速度（由于加速度计与系统固定并随系统转动，不知道自身的方向）。
常规滤波算法的不足 惯性姿态估计的现有解决方案通常基于模型和启发式参数化。研究人员会使用测量误差，三维旋转和重力加速度转换的数学模型，选择合理的协方差矩阵，融合权重或定义权重调整方式等参数。...姿态估计问题 对测量获取的四元数和预估的四元数之间进行误差计算 给定一个在空间中自由移动的，基于 MEMS 的 IMU 的三维加速度计和陀螺仪读数的采样序列，估算每个采样时刻 IMU 相对于参考坐标系的姿态...在当前情况下，四元数的逐元素均方误差不是一个合理的选择，因为不能仅通过加速度计和陀螺仪信号来明确估计方向，还必须使用磁力计。一种解决方案是选择与姿态误差函数??(?, ?̂)...在当前姿态估计任务的情况下，研究人员通过随机生成的单位四元数变换测得的加速度计，陀螺仪和参考姿态数据来虚拟旋转 IMU。从而，将用于传感器测量的方向不变性引入模型，并降低其对过度拟合的敏感性。...在本研究中，研究人员将加速度计和陀螺仪分别进行分组，加速度计在较大的时间尺度上提供姿态信息，而陀螺仪提供有关方向变化的准确信息，如下图所示。
VRU(垂直参考单元)和IMU(惯性测量单元)，9轴模块可以构成AHRS(航姿参考系统) IMU: 惯性测量单元，可以输出加速度和角速度。...GNSS: 全球卫星定位系统，GPS，北斗，格洛纳斯等系统的总称，每一个系统叫做一个"星座" GNSS/INS: 卫星/惯导组合导航系统 以下是正式定义：(不感兴趣可以不看了) IMU 惯性测量单元(Inertial...一个IMU内可能会装有三轴陀螺仪和三轴加速度计，来测量物体在三维空间中的角速度和加速度。严格意义上的IMU只为用户提供三轴角速度以及三轴加速度数据。...下图是组合导航系统的一个基本的框图，它以加速度计、陀螺仪、磁力计、气压计、GNSS等作为基本输入，利用融合算法输出用户所需要的姿态信息、位置信息以及速度信息。 ? 模块可以积分计算速度和位置么?...这是由于运动中加速度计测量的不再只有重力矢量，所以无法提供俯仰横滚角的绝对参考，只能靠陀螺积分来递推姿态，随着时间流逝，纯陀螺积分姿态必然会有误差。
(VIO)的在线初始化和自标定方法大多只能估计一个相机和惯性测量单元(IMU)对之间的外部参数(方向和平移)。...第一个过程：解耦了陀螺仪偏差估计和外部方向标定，并进行迭代求解；第二个过程：大致估计两个前端的视觉尺度因子，重力，以及相机- imu和相机-相机对的外部平移；第三个过程：进一步考虑了加速度计的偏置和重力加速度的大小...，从而改进了第二个过程的结果 尺度更新和全局BA模块：检索所有关键帧的速度，更新关键帧姿态的比例和构造的映射，并重新计算预积分项，以纠正加速度计的偏差，同时，提供了全局优化选项(GBA)来优化系统状态...3、在线初始化模块剖析 1)迭代陀螺仪偏置估计和方向标定 假定初始化阶段，陀螺仪偏置为常数（一般通过最小化相机旋转和IMU旋转之间的差来估计） 步骤： ?...3D检测、6D姿态估计源码汇总等。
IMU传感器是一种MEMS器件，主要由三轴加速度计和三轴陀螺仪组成。加速度计测量的是非重力加速度，而陀螺仪是根据重力和磁力的测量来测量方位的。...然而，由于来自不同来源的误差，例如陀螺仪测量和加速度计的恒定误差，这些系统存在漂移问题。这些误差将导致估计速度和位置的误差增加。因此，惯性里程计系统不准确，不适合需要长时间定位的应用。...为了解决这个问题，人们提出了不同的解决办法。下图说明了惯性导航系统的结构，在该系统中，使用航位推算法对来自IMU传感器的测量值进行整合，以估计当前的车辆的姿态。 ?...在文献中，作者提出了一种无人机定位系统，通过融合来自五个主要传感器（即雷达、摄像机、惯性测量单元、气压计和磁强计）的测量值来精确估计前进速度。所有传感器通过扩展卡尔曼滤波器以松耦合的方式进行融合。...惯性里程计通过使用加速度计和陀螺传感器的测量值来估计车辆的位置和方向来解决这些缺点。惯性里程计仍然存在漂移问题，因为陀螺仪或加速计中的恒定误差会导致速度的二次误差和位置的三次误差增长。
惯性测量单元(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，部分IMU还包括三轴磁力计。...IMU在Apollo登月和VR中的应用 在自动驾驶中，IMU同样不可或缺，它在其它传感器不可用的情况下，提供车辆位置和姿态信息。...陀螺仪用来测量三轴的角速度，加速度计用来测量三轴的加速度，磁力计提供朝向信息。...陀螺仪的测量模型(忽略地球旋转): image.png 其中: image.png 2.加速度计(Accelermeters) 加速度计的原理图 image.png 加速度计可以通过一个通俗易懂的盒子模型来理解...它的缺点在于，容易受到金属、磁场扭曲的影响。 4. IMU在自动驾驶中的应用 严格来讲，IMU只提供相对定位信息，即自体从某时刻开始相对于某个起始位置的运动轨迹和姿态。
注：本篇中的一些图采用横线放置，若观看不方便，可点击文章末尾的阅读原文跳转到网页版 1 IMU姿态解算 IMU，即惯性测量单元，一般包含三轴陀螺仪与三轴加速度计。...4 加速度计解算姿态角 加速度计测量的是其感受到的加速度，在静止的时候，其本身是没有加速运动的，但因为重力加速度的作用，根据相对运动理论，其感受的加速度与重力加速度正好相反，即读到的数据是竖直向上的。...3次旋转过程的分解过程如下图： ? 5 陀螺仪解算姿态角 陀螺仪测量的绕3个轴转动的角速度，因此，对角速度积分，可以得到角度。陀螺仪的英文简写为gyro，下面用首字母g代表陀螺仪数据。...所以，从dr/dt等角速度到陀螺仪读到的角速度gx等的转换关系推导过程如下： ?...6 姿态融合 由上面的分析可知，加速度计在静止时刻，根据感受到的重力加速度，可以计算出roll和pitch角，并且角度计算只与当前姿态有关。
本文阅读时间约8分钟 了解IMU和误差 IMU（Inertial Measurement Unit）是测量运动物体惯性运动，输出三轴加速度和三轴角速度等信息的电子元件，用于姿态角和运动路径等测量。...IMU常常还包含了磁力计、压力计、温度计和GPS等辅助单元，相互配合完成更复杂的任务。 IMU的应用广泛。放图说明，姿态角确定，惯性导航，SLAM，动作捕捉，无人机镜头防抖（实现鸡头类似的效果） ?...例如，从Inven Sense的MPU-9250芯片内部结构图可以看到该加速度计（XY、Z轴）和陀螺仪分开制造，因此加速度计和陀螺仪的坐标轴中心并不严格重合，甚至加速度计不同轴也是分开加工，坐标轴也不能保证完全正交...相比商用产品的简易标定流程，该标定方法有以下几点不同： 给出了加速度计和陀螺仪更复杂的模型。 利用Allan方差的定义，标定陀螺仪的偏置。 大量冗余数据，保证最优化收敛。...利用数十次测量数据而不是仅仅6个位置。 利用Runge-Kutta积分和四元数表示法，实现陀螺仪的轴向偏差和尺度因子的标定。 标定流程图： ?
1、惯性测量单元IMU(InertialMeasurement Unit) 姿态航向参考系统AHRS(Attitude and Heading Reference System) 地磁角速度重力MARG...所以就需要用加速度计在水平面对重力进行比对和补偿，用来修正陀螺仪的垂直误差。但是对于竖直轴上的旋转，加速度计是无能为力的，此时用的是电子罗盘。他也可以测量出水平面内的地磁方向用来修正陀螺仪的水平误差。...所以，陀螺仪是用来测量角速度的，用于坐标系的旋转，也就是导航姿态了。加速度计只能测量线速度，最典型的例子就是重力加速度，如果加上水平坐标系上的加速度，形成合力F产生a。...考虑一个导弹，他的飞行速度由加速度计来测量而飞行过程中的转体姿态由陀螺仪来测量。...26、 该融合方案是将加速度计和地磁计的值经过QUEST算法融合后计算出四元数abcd，然后和陀螺仪的输出（角度速率）经过卡尔曼滤波后给出物体的估计四元数q。
惯性传感器包括加速度计和陀螺仪，通常还会与磁力计组合使用。每个传感器均具有三个自由度。...加速度计测量施加给移动设备的加速度读数，陀螺仪测量移动设备的旋转运动，磁力计通过感知磁场的变化，推理出用户当前的朝向。这些传感器可以在没有外部数据的情况下确定移动设备的位置，而不需要基础设施的辅助。...现有的基于积分的惯性导航算法主要利用线性加速度计读数（加速度计读数减去重力数据）进行二次积分得到位移和陀螺仪读数积分得到姿态，继而解算当前位置。...然而，惯性传感器具有噪声，导致惯性积分算法估计的位置很快飘移。因此，当前惯性积分算法主要应用于高精度惯性器件中，例如航天级别的惯性传感器。...计步主要是通过检测加速度计读数的峰值点实现步子识别；步长估计利用一步之内的加速度计读数，根据人的身高、体重、步频等特征拟合当前一步的步长；朝向估计利用加速度计和陀螺仪读数，通过滤波或者优化技术实现设备的姿态估计
GPS的优点是精度高、误差不随时间发散，缺点是要求通视，定位范围无法覆盖到室内。 IMU(Inertial measurementunit)：指惯性测量单元。包括陀螺仪和加速度计。...陀螺仪测量物体三轴的角速率，用于计算载体姿态；加速度计测量物体三轴的线加速度，可用于计算载体速度和位置。IMU的优点是不要求通视，定位范围为全场景；缺点是定位精度不高，且误差随时间发散。...DR算法精度主要取决于IMU（陀螺仪和加速度计）和测速仪的误差，陀螺仪误差将引起位置误差随时间的二次方增长，测速仪误差将引起位置误差随时间线性增长，如图5所示： ?...，使之可靠性高于未融合前的；第二，估计器件误差（陀螺仪零偏、测速仪尺度误差和导航误差等）。...图14 融合抗漂效果（上图为车机算法，下图为市场某同类产品） 6.2 器件标定 为验证有无陀螺仪动态零偏估计对DR方向和位置解算精度的影响，本项目采集了望京soho停车场的数据，经解算，效果如下。
图4 在地图上也有可能找到车辆传感器所检测到的地标，为估计车辆在地图上的位置，我们将传感器的地标观测值与这些地标在地图上的位置进行匹配，地图自带坐标系，无人驾驶软件必须将传感器的测量得到的在车辆坐标系中的坐标...但加速度计本身不足以计算车辆的位置和速度。加速度计根据车辆的坐标系记录测量结果，而后这些测量值被转换成世界坐标系，为了实现这种转换我们需要借助“陀螺仪”传感器。...三轴陀螺仪的三个外部平衡环一直在旋转，但在三轴陀螺仪中的旋转轴始终固定在世界坐标系中，车辆通过测量旋转轴和三个外部平衡环的相对位置来计算其在坐标系中的位置。 ?...陀螺仪 3D 展示图 加速度计和陀螺仪是 IMU（惯性测量单元）的主要组件。IMU 的一个重要特征在于它以高频率更新，其频率可达到1000赫兹，所以 IMU 可以提供接近实时的位置信息。...惯性测量单元的缺点在于其运动误差随时间增加而增加，我们只能依靠惯性测量单元在很短的时间范围内进行定位。
通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成。传感器在加速过程中，通过对质量块所受惯性力的测量，利用牛顿第二定律获得加速度值。...DMP从加速度计，陀螺仪以及其他第三方传感器（如磁力计）获取数据，并处理数据。结果数据可以从DMP的寄存器中读取，或者可以在FIFO中缓冲。...加速度计测量寄存器以及温度测量寄存器，陀螺仪测量寄存器和外部传感器数据寄存器由两组寄存器组成：内部寄存器组和面向用户的读取寄存器组。 加速度计传感器内部寄存器组内的数据总是以采样率更新。...这些温度测量寄存器以及加速度计测量寄存器，陀螺仪测量寄存器和外部传感器数据寄存器由两组寄存器组成：内部寄存器组和面向用户的读取寄存器组。 ...这些陀螺仪测量寄存器以及加速度计测量寄存器，温度测量寄存器和外部传感器数据寄存器由两组寄存器组成：内部寄存器组和面向用户的读取寄存器组。
IMU-惯性测量单元。 或者： GPS-全球定位系统。 IMU-惯性测量单元。 激光雷达-光探测与测距传感器、camera等等。...这里最重要的就是波的传播速度。只要波的传播速度是理想状态，那么用最基本的GPS也是没什么问题的。 问题就在于波从人造卫星发出，会受到大气层、卫星轨道、卫星钟差和多路径等影响。...采样时间里0.1s内，无人车能知道的只有t-1时间的位置数据。对于无人车来说，他的定位是要每个时间点都要更新才能保证车辆安全。所以还需要IMU(惯性测量单元)。...image.png IMU是利用陀螺仪和加速度计来测量车辆的姿态数据的。为 什么需要姿态数据？...因为我们可以通过卡尔曼滤波和粒子滤波器等融合算法对姿态数据进行转换，最终可以以100hz的频率估计出车辆的位置信息。也就是说时间t到时间t+0.1的时间里，IMU会通过算法提供车辆的实时位置信息。
实验结果证实了我们方法的竞争性能，突显了其在人造环境中提供准确且一致的姿态估计能力。...主要贡献 近年来，不变扩展卡尔曼滤波器（IEKF）已成功应用于机器人定位，特别是基于滤波的视觉惯性里程计（VIO），IEKF模型为估计的姿态和地标定义了一种替代的非线性误差，自动确保不可观测子空间的适当维度...IMU运动学模型 这个连续运动学模型描述了惯性里程计单元（IMU）在运动中的变化。它包括旋转速度、全局速度和全局位置的更新，考虑了角速度、线性加速度以及陀螺仪和加速度计的偏差。...使用噪声生成传感器测量，并与几种VIO算法进行比较，包括标准点MSCKF、标准点IEKF、点线VP MSCKF和点线VP IEKF，在图3(b)和(c)中报告了姿态准确性指标均方根误差（RMSE）和一致性指标平均标准化估计误差平方...实验结果显示，PLV-IEKF算法在一致性和姿态估计方面均优于其他算法。 图3. 仿真轨迹和30次蒙特卡洛实验结果。
它利用机器人装备的各种传感器获取机器人的运动动态信息，通过递推累计公式获得机器人相对初试状态的估计位置。航位推算较常使用的传感器一般有：码盘，惯性传感器（如陀螺仪、加速度计）等。...码盘法一般使用安装在车轮上的光电码盘记录车轮的转数，进而获得机器人相对于上一采样时刻位置和姿态的改变量，通过这些位移量的累积就可以估计机器人的位置。...但是由于码盘价格便宜，简单易用，可用于机器人较短时间距离内的位置估计。 惯性传感器使用陀螺仪和加速度计得到机器人的角加速度和线加速度信息，通过积分获得机器人的位置信息。...一般情况下，使用惯性传感器的定位精度高于码盘，但是其精度也要受陀螺仪漂移、标定误差、敏感度等问题影响。...用于定位的信标需满足3个条件： （1）信标的位置固定且信标的绝对坐标已知； （2）信标具有主被动特征，易于辨识； （3）信标位置便于从各方向观测。 信标定位方式主要有三边测量和三角测量 。
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，得到车辆的位置和姿态。...惯性导航系统（INS）是利用惯性传感器（IMU）测量载体的比力及角速度信息，结合给定的初始条件，与GNSS等系统的信息融合，从而进行实时推算速度、位置、姿态等参数的自主式导航系统。...一个惯性测量单元包括3 个相互正交的单轴加速度计（Accelerometer）测量转动运动和3 个互相正交的单轴陀螺仪（Gyroscopes）测量平移运动的加速度。...自动驾驶所需要的惯性传感器（IMU）主要是加速度计和陀螺仪。（1）加速度计：基于牛顿第二定律，采用电容式、压阻式或热对流原理，通过在加速过程中对质量块对应惯性力的测量来获得加速度值。...用来测量运动体坐标系上各轴的加速度；（2）陀螺仪：用于测量载体绕自身三个坐标轴的转动角速度，同时也敏感地球自转的角速度。
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