Hoe werkt een IMU?
IMUs kunnen een verscheidenheid aan factoren meten, waaronder snelheid, richting, versnelling, specifieke kracht, hoeksnelheid, en (in de aanwezigheid van een magnetometer), magnetische velden rondom het apparaat.
Elk instrument in een IMU wordt gebruikt om verschillende soorten gegevens vast te leggen:
– Versnellingsmeter: meet snelheid en versnelling
– Gyroscoop: meet rotatie en rotatiesnelheid
– Magnetometer: bepaalt kardinale richting (koersrichting)
IMUs combineren de input van verschillende soorten sensoren om beweging nauwkeurig weer te geven.
Waarvoor wordt een IMU gebruikt?
Je ziet IMU’s vaak gebruikt in navigatieapparatuur of als onderdelen van navigatieapparatuur, zoals:
– Bemande en onbemande vliegtuigen. Een aangesloten (of aan boord van een) computer kan de metingen van een IMU gebruiken om de hoogte en relatieve positie ten opzichte van een referentiekader te berekenen, waardoor ze bijzonder nuttig zijn in vliegtuigtoepassingen.
– GPS-positioneringssystemen IMU’s dienen als aanvulling op GPS-positioneringssystemen, waardoor het navigatietoestel kan doorgaan met een geschatte positie en koers als de satellietverbinding uitvalt.
Naast hun voor de hand liggende toepassingen in de navigatie, kun je een IMU op bijna elk gebied toepassen waar bewegingsdetectie een rol speelt:
– De meeste smartphones, tablets en fitnesstrackers bevatten een goedkope IMU
– IMU’s zijn betrokken bij sporttrainingstoepassingen die bijvoorbeeld de precieze hoek en kracht van een swing bij golf of honkbal moeten meten.
– IMU’s besturen de zelfbalancerende systemen van persoonlijke transportmiddelen als Segways en hoverboards.
Nadelen van IMU’s
Het grootste nadeel van een IMU is dat ze gevoelig zijn voor fouten die zich in de loop van de tijd opstapelen, ook wel “drift” genoemd. Omdat het apparaat altijd veranderingen ten opzichte van zichzelf meet (en niet trianguleert ten opzichte van een absoluut of bekend extern apparaat), rondt de IMU voortdurend kleine fracties in zijn berekeningen af, die zich na verloop van tijd opstapelen. Als deze kleine onnauwkeurigheden niet worden gecorrigeerd, kunnen ze oplopen tot significante fouten.
Maar in combinatie met corrigerende technologie of een menselijke operator kunnen IMU’s een nuttige aanvulling op andere sensoren zijn. In precisietoepassingen kunt u de sensoren aan schokdempers hangen om fouten te beperken en de eenheid te beschermen.
IMU-sensoren toegelicht
IMU’s zijn sensorapparaten die ten minste twee (en vaak drie) soorten sensoren bevatten om de locatie van een gastapparaat in de driedimensionale ruimte te meten. Zij vormen een waardevolle aanvulling op GPS of andere navigatietechnologieën. Bovendien zijn ze aanwezig in een grote verscheidenheid van consumentenelektronica die bewegingssensoren bevatten (zoals smartphones).
In de meeste consumententoepassingen is drift van verwaarloosbaar belang, omdat een IMU geen hoge mate van nauwkeurigheid op lange termijn vereist. In meer nauwkeurige toepassingen moeten gebruikers de nauwkeurigheid van de sensorwaarden waarborgen en af en toe controles uitvoeren om drift te corrigeren, vooral bij positionering.