惯性测量单元

惯性测量单元(IMU)是由测量加速度的加速度计和测量角速度的陀螺仪组成的一组传感器。通常，测量地球磁场还包括一个磁力计。这三个传感器中的每一个产生一个3轴测量，这三个测量构成一个9轴测量。

姿态航向和参考系统

姿态航向和参考系统(AHRS)获取9轴传感器读数，并计算设备的方向。这个方向是相对于NED坐标系给出的，其中N是磁北方向。Simulink中的AHRS块使用间万博1manbetx接卡尔曼滤波器结构来实现这一点。

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打开融合IMU传感万博1manbetx器数据的Simulink模型

open_system (“IMUFusion万博1manbetxSimulinkModel”）;

输入和配置

IMU块的输入是设备的线性加速度、角速度和相对于导航帧的方向。方向是四元数(Simulink中的4 × 1向量)或旋转矩阵(Simulink中的3 × 3矩阵)的形式，它将导航框架中的数量旋转到主万博1manbetx体框架。在这个模型中，角速度被简单地积分来创建一个方向输入。角速度的单位是rad/s，线性加速度的单位是m/s^2。因为AHRS只有一个与平移相关的输入(加速度计输入)，它不能区分重力和线性加速度。因此，AHRS算法假设线性加速度是一个缓慢变化的白噪声过程。这是9轴融合算法的常见假设。

真北vs磁北

IMU块对话框中的磁场参数可以设置为本地磁场值。磁场值可以在美国国家海洋和大气管理局的网站或者使用wrldmagm航空航天工具箱中的功能™. IMU块对话框上的磁场值对应于朝向正北的完美磁强计的读数。因此，IMU块的方向输入是相对于NED帧的，其中N是真北方向。然而，AHRS过滤器朝向磁北，这是此类过滤器的典型特征。因此，IMU的方向输入和AHRS输出处的估计方向因真北和磁北之间的偏角而不同。

这个模拟是为纬度和经度。该位置的磁场在IMU块中设置为[27.5550，-2.4169，-16.0849]微特斯拉。这个位置的磁偏角大约是

模拟

模拟模型。利用四元数距离比较了IMU输入方向和AHRS估计输出方向。考虑到欧拉角奇点，这比微分欧拉角等效更可取。

sim卡(“IMUFusion万博1manbetxSimulinkModel”）;

估计取向

估计方向和真实方向的差异应该是接近的，也就是这个纬度和经度的赤纬。

陀螺偏压

AHRS滤波器的第二个输出是偏置校正陀螺仪读数。在IMU模块中，陀螺仪的偏差为0.0545 rad/s或3.125 deg/s，这应与模块中的稳态值相匹配陀螺偏压块范围。

进一步练习

通过改变IMU上的参数，您应该看到AHRS输出方向的相应变化。您可以在IMU块上设置参数以匹配真实的IMU数据表，并调整AHRS参数以满足您的需求。