静止状态下加速度计可以测得重力矢量并作为参考，所以静态下俯仰横滚角不会漂移而且精度比较高，然而由于航向角与重力垂直，没有绝对参考，水平方向上的航向角误差会随着时间慢慢变大，变的越来越不准 。...当模块运动时，加速度计测量的不仅仅只有重力，还有其他运动加速度(有害加速度)，所以模块运动中是不能用重力矢量作为参考修正俯仰横滚角的。...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。...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。...重新水平放置后，模块处于静止状态，加速度计测量的又只有重力矢量，所以又可以继续为俯仰横滚角提供绝对参考，所以才有"回正"过程。
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。...本篇将通过软件解算的方式，利用欧拉角与旋转矩阵来对陀螺仪与加速度计的原始数据进行姿态求解，并将两种姿态进行互补融合，最终得到IMU的实时姿态。...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。...当加速度计旋转一定的姿态时，重力加速度会在加速度的3个轴上产生相应的分量，其本质是大地坐标系下的（0，0，g）在新的加速度计自身坐标系下的坐标，加速度计读到的3个值就是（0，0，g）向量的新坐标。...= -g*sin(p) g*cos(p)*sin(r) g*cos(p)*cos(r) 计算得到的IMU_acc即是加速度计感受到的重力加速度向量在IMU最终姿态所在坐标系中的坐标。
六轴IMU的结构如下图，坐标轴一般遵循右手定则，理想情况下XYZ轴相互正交，加速度计和陀螺仪的轴相互重合。但是通常情况下，IMU存在一定的偏差。...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...由于重力方向和大小不变，这六个位置分别（近似）是IMU的X、-X、Y、-Y、Z和-Z朝向下的方向，因此至少可以拟合出加速度计三个轴的尺度因子、偏置以及陀螺仪的偏置。...标定首先通过Allan方差定义测试出IMU标定静止的时间T，等待T时间后，旋转IMU并静止，静止时获取加速度数据，旋转时获取陀螺数据，循环多次后（36-50次）完成标定操作，随后算法自动完成标定。...算法首先标定加速度计，利用加速度计测量值的模和重力加速度真实g的方差构建损失函数，利用LM算法，使得最优化快速收敛，得到ba\mathbf{b}^aba、$\mathbf{T}^a 和和和\mathbf
本文也提出了一个新颖的IMU初始化的方法可以在短时间内计算很高精度的尺度，重力方向，速度，加速度计和陀螺仪的偏置。在11个序列的飞行数据集上进行了测试，尺度误差达到1%（厘米级）精度。...公式2利用当前加速度的测量量减去当前帧的偏置和时间相乘得到速度变换量再转换到世界坐标系下，再加上重力加速度引起的变化和上一帧的速度相加得到当前帧的速度。...初始化问题可以分成小的子问题 陀螺仪偏置 尺度和重力估值（假设没加速度偏置） 加速度偏置估计，尺度和重力方向细化 速度估计 陀螺仪偏置估计 可以利用两个连续关键帧的orientation估计陀螺仪的偏置...尺度和重力估计（没有加速度的偏置） 得到陀螺仪的偏置以后，可以利用预积分得到速度，位置，正确的旋转加速度的测量来补偿陀螺仪的bias。...为了计算最近几帧的速度，这里用公式3。 E.重定位后的bias重新初始化 当系统重新初始化的时候，利用公式9重新初始化陀螺仪偏置，利用公式19重新初始化加速度计偏置，尺度和重力是已知的。
微机电系统的进步促进了微型惯性传感器的发展，该装置进入了许多新的应用领域，从无人驾驶飞机到人体运动跟踪。在捷联式 IMU 中，角速度、加速度、磁场矢量是在传感器固有的三维坐标系中测量的数据。...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。
在大多数情况下，使用这些传感器比使用加速度计和地磁场传感器或方位传感器更好。...所有这三种传感器都依赖于陀螺仪：如果设备没有陀螺仪，则这些传感器不会显示出来并且无法使用。 使用重力传感器 ---- 重力传感器提供指示重力方向和大小的三维矢量。...注意：当设备静止时，重力传感器的输出应与加速度计的输出相同。 使用线性加速度计 ---- 线性加速度传感器为您提供三维矢量，表示沿着每个设备轴的加速度，不包括重力。您可以使用此值执行手势检测。...在旋转矢量的大小等于sin（θ/ 2）的情况下，旋转矢量的方向等于旋转轴的方向。 ? 图1.旋转矢量传感器使用的坐标系。...为了有效地使用这些传感器的值，您需要过滤环境中的因素，例如重力。您可能还需要对值的趋势应用平滑算法以降低噪声。 使用加速度计 加速度传感器测量施加在设备上的加速度，包括重力。
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）。
bias_vec_; /** @brief Misalignment * scale matrix */ Eigen::Matrix ms_mat_; 首先，进行加速度计的标定...：设重力加速度g_mag_(9.81)，默认前后两帧加速度计三轴加速度分量相等，我们建立如下的残差方程，直接进行迭代优化即可得到加速度计的参数； template ...：g_versor_pos0_是加速度计数据，g_versor_pos1_是下一帧加速度计数据，rot_mat是相邻两帧的旋转矩阵，这里我们使用4阶龙格-库塔积分来估计旋转矩阵，我们认为前后两帧的加速度分量是相对不变的...residuals[1] = diff(1); residuals[2] = diff(2); return true; } 最后，对温度进行直线拟合，标定加速度计与陀螺仪的三轴.../test_imu_calib data/imu.txt data/imu_temperature.txt 加速度计的标定结果: ? 陀螺仪的标定结果： ? 温漂标定结果： ?
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...6、 所谓的姿态，就是公式+系数。比如：欧拉角公式和欧拉角的系数（翻滚、倾仰、偏航） 7、 姿态的数据来源有5个：重力、地磁、陀螺仪、加速度计、电子罗盘。...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。...这部分工作交给加速度计和电子罗盘处理。至于你具体是走过去，骑自行车去，乘公交去还是做出租车过去，对应在飞行导航上面的话，利用的陀螺仪通过积分作用确定自己的动态姿态。
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。...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...，我们假设在失重环境下有一个球放在一个方盒子中，在没有收到任何其它外力的作用下，圆球漂浮在盒子的中央位置。...所以在地球上，球会落在Z型壁上，并在底部壁上施加1g的力，如下图所示： 作用于多轴的加速度计如下: 加速度计的测量模型(忽略地球旋转): image.png 其中： image.png 3.磁力计
论文提出了一种在线的算法用于估计速度、重力、IMU偏置的初始化，同时标定相机-相机和相机-IMU之间的外参。算法包括一个三步过程，用粗-精的方式增量地求解了几个线性方程。...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： ?...优化尺度、重力和平移参数： ? ? 求解： ? 4、实验分析 进行了仿真实验和真实世界的实验来对算法进行测评。
它集成了陀螺仪和加速度计于一体的芯片，它极大程度上免除了独立使用的陀螺仪和加速度计在时间上的误差，而且减少了占用 PCB 板的空间。...（图1 为实物图） MPU6050具体参数： MPU-60X0 对陀螺仪和加速度计分别用了三个 16 位的 ADC，将其测量的模拟量转化为可输出的数字量。...为了精确跟踪快速和慢速的运动，传感器的测量范围都是用户可控的，陀螺仪可测范围为±250，±500，±1000，±2000°/秒（dps），加速度计可测范围为±2，±4，±8，±16g。...图4为模块的原理图，图5为Arduino连接原理图。 IMU工作原理 IMU传感器通常由两个或多个部件组成。按优先级列出它们，它们是加速度计，陀螺仪，磁力计和高度计。...MPU 6050是6 DOF（自由度）或六轴IMU传感器，这意味着它提供六个值作为输出：来自加速度计的三个值和来自陀螺仪的三个值。MPU 6050是基于MEMS（微机电系统）技术的传感器。
M5ATOMS3基础01按键 ---- 简洁版本 MPU6886是一款6轴IMU单元，具有3轴重力加速度计和3轴陀螺仪。...MPU6886支持低功耗模式，并具有高性能规格，包括陀螺仪灵敏度误差±1%、陀螺仪噪声±4 mdps/√Hz、加速度计噪声100 μg/√Hz等。...详细介绍： (MPU6886)6轴IMU单元是带有3轴重力加速度计和3轴陀螺仪的6轴姿态传感器，可以实时计算倾斜角度和加速度。...温度补偿：使用MPU6886时，需要注意温度对加速度计和陀螺仪的影响。需要进行温度补偿以获得更准确的数据。 陀螺仪校准：在使用MPU6886之前，需要对陀螺仪进行校准。...MPU6886的主要特点包括高精度、低功耗、快速启动和低噪声。 MPU6050是一个整合感应器，内含3轴加速度计和3轴陀螺仪，采用I2C接口。
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。...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。...也有提出了一种结合单个雷达数据和陀螺仪测量数据的方法，以获得地面平台的前进速度、侧滑速度和角速度，以克服在光滑路面上里程测量的挑战。...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。
VI-ORB方法引入预积分算法，并分步求解陀螺仪Bias、尺度信息、重力向量、加速度计Bias和系统速度这五项初始化参数。...VI-ORB方法可分为四步： ①基于纯视觉信息对陀螺仪Bias进行估计； ②在不考虑加速度计Bias的情况下，基于预积分算法和纯视觉信息构建融合尺度信息、重力向量的运动约束方程组，求解方程组对尺度信息和重力向量进行初步估计...； ③在第二步运动约束方程组中加入加速度计Bias和重力细化项重新求解，获得加速度计Bias估计值以及细化后的尺度信息和重力向量； ④将前三步求得的初始化参数代入系统运动方程中，求解获得不同时刻的系统速度向量...VINS-Mono方法与VI-ORB方法思路基本一致，主要区别在于： ①不单独对系统速度求解，而是与尺度信息、重力向量一同求解； ②通过仿真实验发现，在大部分情况下，加速度计Bias对于初始化精度影响较小...IMU测量数据的非线性优化损失函数，通过优化求解获得尺度信息、重力向量、系统速度、加速度计Bias、陀螺仪Bias的初始化估计值； ③基于视觉－惯性数据的联合最大后验估计，即以第二步结果为初始值，分两次进行视觉惯性联合优化
作者丨autotian@CSDN 编辑丨古月居 三轴加速度计 ? （1）测量比力 三轴加速度计是一种惯性传感器，能够测量物体的比力，即去掉重力后的整体加速度或者单位质量上作用的非引力。...当加速度计保持静止时，加速度计能够感知重力加速度，而整体加速度为零。在自由落体运动中，整体加速度就是重力加速度，但加速度计内部处于失重状态，而此时三轴加速度计输出为零。 （2）测量角度 ?...因此在没有外力作用的情况下，加速度计能够精确地测量俯仰角和滚转角，且没有累积误差。 ?...三轴陀螺仪 作用：用于无人机中的角速度及对角速度积分后角度的计算 原理：理解三轴陀螺仪的原理首先要知道科里奥利力 科里奥利力 当一个质点相对于惯性系做直线运动时，因为质点自身惯性，它相对于旋转体系，其轨迹是一条曲线...由此我们在陀螺仪中，选用两块物体，他们处于不断的运动中，并令他们运动的相位相差-180度，即两个质量块运动速度方向相反，而大小相同。
在全新的AR模式下，用户只需轻触屏幕，即可将虚拟3D对象放置到静态/动态平面上（桌子、地板、手等），使其能够无缝地与动态的真实环境互动。用户还可将互动录制下来，并剪辑成GIF图或视频。...而经过谷歌对其进行的改进和增强，Motion Stills可以利用Android设备上的陀螺仪，实现有趣的AR体验。 ?...通过假定追踪设备与地平面平行，并根据设备中加速度计传感器提供的，该设备相对地平面的初始定向，可以为摄像头提供6DoF追踪（3个平移DoF，3个旋转DoF），准确地改变和渲染真实场景中的虚拟3D对象。...其中，加速度计传感器提供该设备相对地平面初始定向的原理为：当该设备大致稳定时，加速度计传感器会提供由于地球重力而产生的加速度。...对平面而言，重力矢量将平行于跟踪平面的法线，并可精确地提供该设备的初始定向。而即时运动追踪的核心是，将摄像头的平移估计和旋转估计分离，将其视作独立的优化问题。 ?
诞生之初的目的主要是为了解决在移动设备端的功耗问题。比如希望手机主控休眠的时候，依旧可以获取数据，MCU 的耗电比 SOC 小多了。...目前，MEMS传感器主要有加速度计(Accelerometer)，磁力计(Magnetometer)，陀螺仪(Gyroscope)，光感计(Ambient light sensor)，接近光(Proximity...1、加速度传感器 加速计（Accelerometer）也叫重力传感器，是可以感知任意方向上的加速度（重力加速度则只是地表垂直方向加速度），加速计通过测量组件在某个轴向的受力情况来得到结果，表现形式为轴向的加速度大小和方向...加速度计的用途很多，只要跟智能硬件（比如手机）运动相关的几乎都与加速度计有关（计步、手机的姿态测量、相关的游戏等等） 。 2、陀螺仪传感器 陀螺仪，在传感器内部有个三轴的陀螺。...陀螺仪的用途也非常多，比如数码照相防抖，以及配合加速度计（有的还有磁传感器或者GPS等）形成的融合传感器来完成更高级的功能（如惯性导航）。
有个朋友的实验室最近在复现这个轮组机器人，给我发了源码以后我觉得这个东西很有趣了，准备研究一下。...波的占空比决定了轮子的转速，通过电机和轮子的扭矩克服重力，从而保持平衡。...背面 这个是霍尔传感器的座子 霍尔的测量原件 级陀螺仪/加速度交叉轴错位。...这些器件将 3 轴陀螺仪和 3 轴加速度计结合在同一硅芯片上，以及能够处理复杂 9 轴 MotionFusion 算法的板载 Digital Motion Processor™ (DMP™)。...本次使用的IMU，很便宜了 因为里面的驱动是SImpleFOC，这里我画蛇添足的加个原版的驱动板 上面两个常见的FOC驱动芯片 封装的样子 http://www.i2cdevlib.com/devices
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