Jak działa IMU?
IMU mogą mierzyć różne czynniki, w tym prędkość, kierunek, przyspieszenie, siłę specyficzną, prędkość kątową i (w obecności magnetometru), pola magnetyczne otaczające urządzenie.
Każde narzędzie w jednostce IMU jest używane do przechwytywania różnych typów danych:
– Akcelerometr: mierzy prędkość i przyspieszenie
– Żyroskop: mierzy obrót i prędkość obrotową
– Magnetometr: określa kierunek kardynalny (kierunek kursowy)
Urządzenia IMU łączą dane wejściowe z kilku różnych typów czujników w celu dokładnego odwzorowania ruchu.
Do czego używane są jednostki IMU?
Powszechnie spotykane są jednostki IMU używane w urządzeniach nawigacyjnych lub jako komponenty sprzętu nawigacyjnego, takie jak:
– Samoloty załogowe i bezzałogowe. Podłączony (lub znajdujący się na pokładzie) komputer może wykorzystywać pomiary IMU do obliczania wysokości i pozycji względnej względem ramki odniesienia, co czyni je niezwykle przydatnymi w zastosowaniach lotniczych.
– Systemy pozycjonowania GPS IMU służą jako uzupełnienie systemów pozycjonowania GPS, umożliwiając urządzeniu nawigacyjnemu kontynuowanie pracy z szacowaną pozycją i kursem w przypadku utraty połączenia satelitarnego.
Poza oczywistymi zastosowaniami w nawigacji, jednostki IMU można zastosować w niemal każdej dziedzinie, w której w grę wchodzi wykrywanie ruchu:
– Większość smartfonów, tabletów i urządzeń śledzących kondycję zawiera niedrogie jednostki IMU
– Jednostki IMU są wykorzystywane w aplikacjach do treningu sportowego, które muszą mierzyć, na przykład, dokładny kąt i siłę zamachu w golfie lub baseballu.
– Jednostki IMU napędzają systemy samobalansujące w urządzeniach transportu osobistego, takich jak Segways i hoverboard.
Wady jednostek IMU
Główną wadą jednostek IMU jest to, że są podatne na błędy, które gromadzą się w czasie, znane również jako „dryf”. Ponieważ urządzenie zawsze mierzy zmiany względem siebie (nie trianguluje względem absolutnego lub znanego urządzenia zewnętrznego), IMU stale zaokrągla małe ułamki w swoich obliczeniach, które gromadzą się w czasie. Pozostawione bez korekty, te drobne niedokładności mogą sumować się do znaczących błędów.
Jednakże, w połączeniu z technologią korygującą lub ludzkim operatorem, jednostki IMU mogą stanowić korzystne uzupełnienie innych czujników. W zastosowaniach precyzyjnych, można zawiesić czujniki na amortyzatorach, aby złagodzić błędy, jak również chronić urządzenie.
Czujniki IMU wyjaśnione
IMU to urządzenia sensoryczne, które zawierają co najmniej dwa (a często trzy) rodzaje czujników do pomiaru położenia urządzenia głównego w przestrzeni trójwymiarowej. Stanowią one cenne uzupełnienie systemu GPS lub innych technologii nawigacyjnych. Dodatkowo, są one obecne w szerokiej gamie elektroniki użytkowej zawierającej czujniki ruchu (np. smartfony).
W większości zastosowań konsumenckich, dryf ma niewielkie znaczenie, ponieważ IMU nie wymaga wysokiego stopnia długoterminowej precyzji. W bardziej precyzyjnych zastosowaniach, użytkownicy powinni zapewnić dokładność odczytów czujnika i wprowadzić sporadyczne kontrole w celu skorygowania dryftu, zwłaszcza w pozycjonowaniu.