惯性测量单元（IMU）与 航姿参考系统（AHRS）有什么区别 ？

之前我们聊了陀螺仪的话题，实际应用中，陀螺仪很少单独使用，往往被集成为 IMU（惯性测量单元），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。

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。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。

除此之外，在很多空间和水下的实际应用场景中，除了空间姿态信息，往往还需要知道航向的变化，客户的需求进一步升级，这就引出了AHRS的话题 。

AHRS: Attitude and Heading Reference System ，中文名姿态和航向参考系统，简称航姿参考系统,  是在IMU上增加三轴磁力计，为被测对象（飞行器，车辆，水下设备）提供姿态信息，包括滚转角(Roll)、俯仰角(Pitch)和偏航角(Yaw)。

上面说的IMU（惯性测量单元）和VRU（垂直陀螺、或垂直参考单元）是3轴加速度传感器与3轴陀螺仪的整合，是6轴传感器，针对运动中的横滚、俯仰姿态测量。而电子罗盘，是3轴加速度与3轴地磁传感器的组合，也是6轴传感器，针对静态全方位航向测量，而AHRS（航姿参考系统），则是3轴加速度传感器、3轴陀螺仪与3轴地磁传感器的整合，是一个9轴的传感器，通过复杂的传感器融合算法，同时提供动态的空间姿态和航向信息，在没有参照系的宇宙空间、水下世界、井下工程环境，物体的姿态和航向就是靠AHRS来定义的。