慣性測(cè)量單元在室內(nèi)盲區(qū)導(dǎo)航技術(shù)中的運(yùn)用

室內(nèi)盲區(qū)導(dǎo)航是指在衛(wèi)星定位信號(hào)較弱或者無(wú)法通過(guò)接收定位信號(hào)而獲取準(zhǔn)確位置信息的建筑屋內(nèi)，采用慣性測(cè)量單元（IMU）對(duì)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)而由運(yùn)動(dòng)方程和相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算得到其相對(duì)室內(nèi)的位置。盲區(qū)導(dǎo)航是對(duì)GPS定位技術(shù)缺陷上的一種補(bǔ)充，結(jié)合GPS的區(qū)域位置數(shù)據(jù)和IMU測(cè)量的相對(duì)該區(qū)域的位置信息，能彌補(bǔ)在暫時(shí)性的衛(wèi)星定位缺失情況下，持續(xù)對(duì)目標(biāo)保持定位跟蹤的缺陷。

慣性測(cè)量單元

慣性測(cè)量單元英文全稱Inertial Measurement Unit，即我們熟知的IMU。IMU通常由加速度傳感器和陀螺儀組成，根據(jù)實(shí)際測(cè)量需要可增加相關(guān)檢測(cè)功能的元件。慣性測(cè)量單元能通過(guò)其上的加速度傳感器和陀螺儀分別對(duì)運(yùn)動(dòng)在三維空間物體的各個(gè)軸加速度和角速度進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)加速度值和運(yùn)動(dòng)的初始條件能解算得到物體的運(yùn)動(dòng)軌跡及位置；而利用角速度和初始條件可以得到該物體的轉(zhuǎn)動(dòng)姿態(tài)；最后通過(guò)運(yùn)動(dòng)合成法則將分運(yùn)動(dòng)進(jìn)行合成，就能得到該物體各個(gè)時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

三維空間運(yùn)動(dòng)分解圖

以上便是慣性測(cè)量單元運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的原理，慣性測(cè)量單元應(yīng)用廣泛，除了可進(jìn)行盲區(qū)導(dǎo)航和軌跡推算外，還可以用于姿態(tài)檢測(cè)控制、車輛檢測(cè)、航天發(fā)射檢測(cè)等諸多運(yùn)動(dòng)測(cè)量應(yīng)用中。

室內(nèi)盲區(qū)導(dǎo)航技術(shù)

在科幻電影中我們經(jīng)常能見(jiàn)到這樣的畫(huà)面，利用高科技的跟蹤監(jiān)測(cè)裝備，通常能對(duì)遠(yuǎn)距離某一樓層中的追蹤目標(biāo)的任何活動(dòng)情況進(jìn)行監(jiān)視，哪怕是一個(gè)微小的動(dòng)作。當(dāng)然如今的科技雖然還不能做到如此先進(jìn)的程度，但是追蹤目標(biāo)室內(nèi)基本運(yùn)動(dòng)和軌跡還是綽綽有余的。下面以基于環(huán)球電氣之家SENtral傳感器中樞的IMU模塊進(jìn)行室內(nèi)盲區(qū)導(dǎo)航的實(shí)例，對(duì)定位原理進(jìn)行介紹：

同大部分IMU一樣，該模塊主要包含了加速度傳感器、陀螺儀和一個(gè)內(nèi)置有9軸運(yùn)動(dòng)算法的SENtral芯片組成。該芯片能對(duì)傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)加以處理，通過(guò)自身的算法芯片得到精確的四元數(shù)，便于進(jìn)行準(zhǔn)確的定位。

IMU測(cè)量模塊組成圖圖為IMU測(cè)量模塊，圖中紅色標(biāo)記為SENtral芯片