尽管有巨大的性能改进，MEMS imu仍然有用户应该意识到的独特特性。通过在系统中考虑这些因素并遵循良好的IMU数据实践，您可以确保应用程序具有最佳性能。gydF4y2Ba
提高IMU性能的方法gydF4y2Ba
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微机电系统(MEMS)陀螺仪和加速度计比以往任何时候都更小，更轻，更强大。目前最先进的芯片水平比十年前有了飞跃式的发展，使得集成了这些传感器的低成本MEMS惯性测量单元(imu)能够提供与战术级系统相当的性能，而战术级系统以前只能在昂贵的高端应用中找到。gydF4y2Ba
尽管有巨大的性能改进，MEMS imu仍然有用户应该意识到的独特特性。通过在系统中考虑这些因素并遵循良好的IMU数据实践，您可以确保应用程序具有最佳性能。gydF4y2Ba
以下是一些可以用来提高惯性传感器性能的技巧:gydF4y2Ba
将MEMS imu与振动隔离gydF4y2Ba
隔离MEMS免受不必要的振动是获得准确测量的关键。用户通常对系统的整体运动感兴趣，例如车辆轨迹，而对测量振动不感兴趣。振动可以来自多种来源:系统组件(如电机)，传感器所连接的结构中由于在地形上运动而产生的共振，甚至是附近行走的人产生的振动。通过安装gydF4y2BaIMUgydF4y2Ba经过深思熟虑，也许在隔振平台上，您可以最大限度地减少这些影响并提高传感器性能。隔振不仅对数据准确性很重要，而且还可以提高系统的使用寿命。即使是最坚固的imu也含有敏感元件，暴露在高冲击事件中可能会损坏。gydF4y2Ba
MEMS传感器还具有在振动存在时产生的噪声组件，称为振动纠偏误差(VRE)。也就是说，振荡振动信号在传感器输出中被整流成不希望的偏置移位，对测量的精度产生不利影响。通过最小化IMU上引起的振动，您可以最小化误差并提高整体系统性能。gydF4y2Ba
周期性捕获陀螺偏差gydF4y2Ba
所有陀螺仪都受到各种影响的影响，这些影响会导致其导通偏置的可变性，或者当没有输入旋转时，它们输出的非零偏移。这种误差在MEMS传感器中更为显著，这也是MEMS传感器目前不能用于“陀螺罗盘”的原因。gydF4y2Ba
陀螺罗盘:通过感应地球自转速度来确定设备航向的过程。gydF4y2Ba
如果你使用的是姿态和航向参考系统(AHRS)或惯性导航系统(INS)，这些设备中的滤波算法会实时估计这种偏差，但需要时间，有时需要几分钟，才能使滤波器确定准确的偏差值。如果您使用基本IMU来读取角速率测量值，则无法估计此偏差。在这两种情况下，最好定期捕获这种偏差，因为这样做将优化设备的性能。gydF4y2Ba
捕获偏置需要您的设备在捕获期间保持静止。重要的是，在这个过程中，任何振动源，如车辆发动机，也都是关闭的。在帕克的微应变设备中，你可以使用gydF4y2BaSensorConnectgydF4y2Ba应用程序或MIP SDK启动捕获。几秒钟后，设备将估算出偏差并将其存储在内部存储器中。定期执行此操作是对抗应用程序中陀螺老化效应的最佳方法。gydF4y2Ba
在进行积分时，使用积分和速度代替原始的角速率和加速度gydF4y2Ba
今天的MEMS imu具有高数据速率，在1 kHz或更高的数量级!如果您正在设计一个需要从数学上整合角速率和加速度信息的系统，例如导航滤波器，那么直接使用角速率和加速度输出可能会很诱人。这些值的单位很熟悉，如果你看一下标准物理方程，你会看到它们被直接列举出来(例如F = ma)。但imu通常会输出一组不同的更有用的量:角速率的时间积分，称为gydF4y2Ba以及加速度的时间积分，称为速度。使用这些代替瞬时表示的好处如下:gydF4y2Ba
这些积分包括复杂的圆锥和桨形效应的设备是受到，因为它旋转和加速时，受到现实世界的运动。考虑到这些影响意味着δ和δ速度值比以典型方式积分瞬时值更准确，即使在最大速率下也是如此。gydF4y2Ba
由于IMU以最快的速度为您完成此集成，因此您可以以更低的速度请求这些值，从而节省系统宝贵的CPU周期。例如，如果设备以1,000 Hz的频率报告数据，但您的过滤器只需要50 Hz的信息，那么通过使用这些积分，您可以在提高精度的同时节省20倍的计算次数。这种精度的提高来自于IMU以最大的速率捕获动态，同时考虑到锥形和双桨效应。gydF4y2Ba
密切注意时间同步gydF4y2Ba
在您的IMU旅程的某个时刻，您可能会了解到这一点gydF4y2Ba时机就是一切!精确的时间戳和时间一致性的重要性经常被忽视，直到产品开发的后期。如果您没有考虑到这一点，并且您的系统没有像预期的那样工作，那么您可能刚刚发现了问题。gydF4y2Ba
不准确的时间同步导致惯性测量的明显比例因子误差。例如，当您的系统时钟和IMU时钟不同步时，由于时钟之间的漂移，您将积累小的误差，这与IMU的角速率和加速度输出乘以错误的比例因子具有相同的效果。随着系统动态的增加，此错误也会增加。gydF4y2Ba
应用程序要求越高，时间一致性就越重要。gydF4y2Ba
有两种方法可以缓解这种情况:使用精度参考(硬件脉冲或其他)对齐系统中的所有时钟，并在算法上补偿事件的任何不对齐，或者让IMU能够处理事件生成的数据。第一种方法很常见，但在具有许多组件的系统中实现起来通常相当复杂。第二种方法是帕克加入的gydF4y2Ba3 dm-cv7-ahrsgydF4y2Ba协助我们的客户与严格的时间需求。gydF4y2Ba
使用事件驱动的IMU，硬件输入脉冲可以生成软件消息(反之亦然)，从而使以前难以处理的事件能够很好地对齐。例如，在视觉里程计中，了解从一个相机帧到下一个相机帧的集成IMU输出是很重要的。如果没有事件驱动的IMU，这可能会变得非常棘手，但有了一个，它变得非常简单:将相机的快门输出引脚连接到IMU，并配置它在接收脉冲时提供delta-theta和delta-velocity输出。这导致精确的积分与相机生成的图像对齐，极大地简化了该领域的时间对齐问题。相反，当数据量变得有效时，事件驱动的IMU可以生成脉冲，该脉冲可用于驱动硬件(如相机)上的捕获事件，并保持相同的紧时间对齐。gydF4y2Ba
通过遵循这些简单的提示，您可以提高您的IMU性能，并从您的投资中获得最大收益。了解更多关于gydF4y2Ba帕克的微应变惯性传感器gydF4y2Ba．gydF4y2Ba
内森·米勒，帕克微应变传感器开发团队的软件工程师。gydF4y2Ba
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