【社群智汇】VRU与IMU的区别是什么？

2021-02-20

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摘要国内市场经常把IMU和VRU混为一谈，你知道两者的区别是什么吗？

　　【编者按】：由新利18国际娱乐创建的微信社群——【新利18国际娱乐社群】，汇聚了大批传感器业内人士，并每天就各种传感器话题进行热烈讨论，迸射出闪耀的知识火花。于是，我们把社群里极具价值的精彩对话整理成文，推出了专题栏目“社群智汇”。

　　本次话题是“加速度传感器和陀螺仪的组合体——IMU”。国内市场经常把IMU和VRU混为一谈，你知道两者的区别是什么吗？

　　下文见分晓。

@新利18国际娱乐-杨军：

　　昨天我们聊了陀螺仪的话题，实际应用中，陀螺仪往往被集成为 IMU（惯性测量单元）使用，成为很多动态测量应用场景中核心的姿态传感部件，今天让我们来聊聊关于IMU的话题，请大家踊跃参加。

@郑***光：

　　IMU关键是算法，现在陀螺仪芯片已经很成熟了。

@杨***文：

　　成熟是成熟，还是国外代工为主。

@东***:

　　测量精度能上去就好了。

@f***e:

　　陀螺仪的零漂、刻度因子和三轴非正交误差是陀螺仪三大主要误差。

　　很好的解决上面三种误差，对陀螺仪特性有很大的帮助。

@新利18国际娱乐-杨军：

　　在实际的姿态检测应用中，我们既需要用加速度传感器检测物体如飞行器的横滚、俯仰姿态数据也需要用陀螺仪检测角速度数据，从而精准计算检测对象的空间姿态信息。

　　单独使用器件级的加速度传感器和陀螺仪，由于器件设计性能差异、工艺水平差异和一致性分布等原因，通常会有比较大的误差，比如灵敏度误差，正交误差，温度漂移等等，所以在使用时需要对这些误差进行精准的标定校正以充分发挥传感器元器件的性能，这就是惯性测量单元 IMU （ Inertial Measurement Unit ）这一产品产生的土壤。

@新利18国际娱乐-杨军：

　　IMU 是加速度传感器和陀螺仪的组合体，输出被测物体的角速率及线加速度原始数据，通过一系列的工艺和算法校正，修正以上各种误差，让加速度传感器和陀螺仪输出的数据达到最佳水平。比如，陀螺仪本身各种噪声会引起零偏稳定性和角度随机游走性能的偏差，而IMU 通过噪声滤波、零偏温度补偿、灵敏度补偿等标定工艺，对这些偏差进行修正。所以，即使IMU 输出的仅仅是加速度和角速度的原始数据，其精准度也远远优于器件级的加速度传感器和陀螺仪。

　　基于IMU输出的加速度和陀螺仪的原始数据，要得到航向角度和俯仰角度，就要升级到VRU的概念了，VRU即Vertical Reference Unit, 垂直参考单元（垂直陀螺）。硬件结构与IMU相同，利用卡尔曼滤波算法，在输出IMU的数据基础上，增加俯仰，横滚角度输出，有的VRU也输出相对方位角，也称为欧拉角输出。VRU 能够达到的性能非常依赖于工程师的算法能力。

@莫***妙：

　　不太明白VRU和IMU区别，从描述中感觉是不是想表达IMU的两组坐标系没有对齐，只能出原始的加速度和角速度，但如果没有对齐那怎么相互补偿呢。

　　也不太明白相对方位角怎么出，这里指的相对方位角是不是艏向和目标之间的夹角。

　　通常说的IMU都是三轴加表和三轴陀螺，都是出厂前校准好的，可以直接出航向和姿态，陀螺在高精度惯导领域，其实比拼的还是传感器本身工艺，算法再厉害也不能跨越器件本身的性能优劣。

　　对于陀螺自身精度、零偏稳定性、随机游走等性能，算法也就只能是微调吧。纵观之前几波风口，也都是器件本身有突破，比如光纤、MEMS,算法几十年来没什么本质的区别。

@新利18国际娱乐-杨军：

　　区别就是IMU只输出加速度传感器和陀螺仪的原始数据，没有欧拉角（横滚、俯仰等角度）信号输出，而VRU则带有算法计算输出欧拉角信号。

@莫***妙：

　　通常IMU都会有解算的，如果只出角速度和加速度，那和单独买加表和陀螺没太大区别了。买回去也不好应用，因为要有高精度三轴转台才能进行坐标系对准等各种校准.

@新利18国际娱乐-杨军：

　　国内市场经常把IMU和VRU混为一谈，实际上有解算的已经是VRU了。IMU 就是为没有高精度三轴转台的客户解决标定问题，解算是VRU的活儿。

　　IMU 解决的不仅仅是坐标系对齐的问题，还有各种误差、灵敏度、零偏、温漂的修正，如果要修正灵敏度温漂，不仅仅需要普通的三轴转台，而是昂贵的带温控箱的三轴转台了，那将是数百万的投资，大部分客户不愿意投入。