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AHRS和IMU有什么不同?

作者:admin  更新时间:2017-08-22
飞机上常用定位系统有两类,一类是常见的IMU(惯性测量单元),另一类就是AHRS(航向姿态参考系统),它们都可以实现飞机姿态定位,那其中有什么区别呢?
  AHRS(航向姿态参考系统)由加速度计,磁场计,陀螺仪构成,能够为飞行器提供航向(yaw),横滚(roll)和侧翻(pitch)信息,这类系统用来为飞行器提供准确可靠的姿态与航行信息。AHRS的真正参考来自于地球的重力场和地球的磁场,其静态终精度取决于对磁场的测量精度和对重力的测量精度,而则陀螺决定了他的动态性能。说明AHRS离开了地球这种有重力和磁场环境的时候是没法正常工作的,而且特别注意:磁场和重力场越正交,则航姿测量效果越好---也就是说如果磁场和重力场平行了,比如在地磁南北极,这里的磁场是向下的,即和重量场方向相同了,这个时候航线交是没法测出的,这是航姿系统的缺陷所在,在高纬度的地方航线角误差会越来越大。
  IMU(惯性测量单元),大学的理论力学告诉我们,所有的运动都可以分解为一个直线运动和一个旋转运动,故这个惯性测量单元就是测量这两种运动,直线运动通过加速度计可以测量,旋转运动则通过陀螺。一般的,一个IMU包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺,加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号,而陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信号,测量物体在三维空间中的角速度和加速度,并以此解算出物体的姿态。在导航中用着很重要的应用价值。为了提高可靠性,还可以为每个轴配备更多的传感器。一般而言IMU要安装在被测物体的重心上。
  从上面的描述何以看出。实际上AHRS比IMU还多一个磁场传感器,而为什么AHRS的级别却低于IMU而需要依赖于重力场和磁场呢?这是由传感器器件架构所决定的,AHRS的传感器通常是成本低廉的mems传感器,这种传感器的陀螺仪和加速度计的噪声相对来说很大,以平面陀螺为例用ADI的陀螺仪进行积分一分钟会漂移2度左右,这种前提下如果没有磁场和重力场来修正三轴陀螺的话,那么基本上3分钟以后物体的实际姿态和测量输出姿态就完全变样了,所以在这种低价陀螺仪和加速度计的架构下必须运用场向量来进行修正。
  最后,两者的应用也有不同,AHRS通常可利用电子罗盘等传感器,用在航空飞行测量、地面机动车辆遥控、无人飞行器跟踪等领域中。由于IMU的参考系灵活变动性,惯性测量通常可用于室内轨迹推算、盲区导航、体感游戏、航天测算以及军事惯性制导等方面。