IMU

慣性測量單元（英文：Inertial measurement unit，簡稱IMU）是測量物體三軸姿態角(或角速率)以及加速度的裝置。

陀螺儀及加速度計是IMU的主要元件，其精度直接影響到慣性系統的精度。在實際工作中，由於不可避免的各種干擾因素，而導致陀螺儀及加速度計產生誤差，從初始對準開始，其導航誤差就隨時間而增長，尤其是位置誤差，這是慣導系統的主要缺點。所以需要利用外部信息進行輔助，實現組合導航，使其有效地減小誤差隨時間積累的問題。為了提高可靠性，還可以為每個軸配備更多的傳感器。一般而言IMU要安裝在被測物體的重心上。

一般情況，一個IMU包含了三個單軸的加速度計和三個單軸的陀螺儀，加速度計檢測物體在載體座標系統獨立三軸的加速度信號，而陀螺儀檢測載體相對於導航座標系的角速度信號，測量物體在三維空間中的角速度和加速度，並以此解算出物體的姿態。在導航中有着很重要的應用價值。

IMU大多用在需要進行運動控制的設備，如汽車和機器人上。也被用在需要用姿態進行精密位移推算的場合，如潛艇、飛機、導彈和航天器的慣性導航設備等。

利用三軸地磁解耦和三軸加速度計，受外力加速度影響很大，在運動/振動等環境中，輸出方向角誤差較大,此外地磁傳感器有缺點，它的絕對參照物是地磁場的磁力線,地磁的特點是使用範圍大，但強度較低，約零點幾高斯，非常容易受到其它磁體的干擾， 如果融合了Z軸陀螺儀的瞬時角度，就可以使系統數據更加穩定。加速度測量的是重力方向，在無外力加速度的情況下，能準確輸出ROLL/PITCH兩軸姿態角度 並且此角度不會有累積誤差，在更長的時間尺度內都是準確的。但是加速度傳感器測角度的缺點是加速度傳感器實際上是用MEMS技術檢測慣性力造成的微小形變，而慣性力與重力本質是一樣的,所以加速度計就不會區分重力加速度與外力加速度，當系統在三維空間做變速運動時，它的輸出就不正確了。

陀螺儀輸出角速度是瞬時量，角速度在姿態平衡上不能直接使用， 需要角速度與時間積分計算角度，得到的角度變化量與初始角度相加，就得到目標角度，其中積分時間Dt越小輸出的角度越精確。但陀螺儀的原理決定了它的測量基準是自身，並沒有系統外的絕對參照物，加上Dt是不可能無限小的，所以積分的累積誤差會隨着時間的流逝迅速增加，最終導致輸出角度與實際不符，所以陀螺儀只能工作在相對較短的時間尺度內 ^[1]  。

所以在沒有其它參照物的基礎上，要得到較為真實的姿態角，就要利用加權算法揚長避短，結合兩者的優點，擯棄其各自缺點,設計算法在短時間尺度內增加陀螺儀的權值，在更長時間尺度內增加加速度權值，這樣系統輸出角度就接近真實值了。

慣性測量裝置IMU屬於捷聯式慣導，該系統有三個加速度傳感器與三個角速度傳感器（陀螺）組成，加速度計用來感受飛機相對於地垂線的加速度分量，速度傳感器用來感受飛機的角度信息，該子部件主要有兩個A/D轉換器AD7716BS與64K的E/EPROM存儲器X25650構成，A/D轉換器採用IMU各傳感器的模擬變量，轉換為數字信息後經過CPU計算後最後輸出飛機俯仰角度、傾斜角度與側滑角度，E/EPROM存儲器主要存儲了IMU各傳感器的線性曲線圖與IMU各傳感器的件號與序號，部品在剛開機時，圖像處理單元讀取E/EPROM內的線性曲線參數為後續角度計算提供初始信息。IMU的具體實物見圖。