无人车传感器 IMU

IMU（Inertial Measurement Unit）惯性测量单元。为了能让无人驾驶系统更高频率地获取定位信息，就必须引入频率更高的传感器。GPS得到的经纬度信息作为输入信号传入IMU，IMU再通过串口线与控制器相连接，以此获取更高频率的定位结果。

IMU的原理

当我们晚上回到家，发现家里停电时，眼睛在黑暗中什么都看不见的情况下，只能根据自己的经验，极为谨慎地走小碎步，并不断用手摸周围的东西（比如冰箱），用以确定自己所在的位置。

IMU的原理和黑暗中走小碎步很相似。

在黑暗中，由于自己对步长的估计和实际走的距离存在误差，走的步数越来越多时，自己估计的位置与实际的位置相差会越来越远。

就像下图所示。

走第一步时，估计位置（黑人所在位置）与实际位置（白人所在位置）还比较接近；但随着步数增多，估计位置与实际位置的差别越来越大。

图中的小人只朝一个方向移动，是一维的。根据此方法推广到三维，就是惯性测量单元的原理。

学术上的语言是：以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。

IMU的特性

小到每天使用的手机，大到导弹、宇宙飞船都会使用到IMU，区别在于成本和精度。

根据不同的使用场景，对IMU的精度有不同的要求。精度高，也意味着成本高。

IMU的精度、价格和使用场景，如下图所示。

从图中可以看出，普通的消费级电子产品所使用到的IMU都是低精度且十分廉价的IMU，这种IMU普遍应用于手机、运动手表中。常用于记录行走的步数。

而无人驾驶所使用到的IMU，价格从几百块到几万块不等，取决于此无人驾驶汽车对定位精度的要求。

精度更高的IMU会用于导弹或航天飞机。就以导弹为例，从导弹发射到击中目标，宇航级的IMU可以达到极高精度的推算，误差甚至可以小于一米。

除了精度和成本的特性外，IMU还有两个十分关键的特性。其一是更新频率高，工作频率可以达到100Hz以上。其二是短时间内的推算精度高，不会有太大的误差。

黄金搭档：GPS + IMU

回到最开始的故事。晚上回到家，发现家里停电时，眼睛在黑暗中什么都看不见的情况下，只能根据自己的经验，极为谨慎地走小碎步，并不断用手摸周围的东西（比如冰箱），用以确定自己所在的位置。

在这个过程中，GPS的作用就类似于摸到的东西之后对自己的位置进行的修正，IMU的作用就类似于小碎步，不对地对自己的位置进行推算。

不断的修正和不断的推算，就能保证自己的定位相对稳定。如下图所示。

在无人驾驶系统中，GPS的更新频率一般为10Hz，IMU的更新频率一般为100Hz。

两个传感器共同工作时，可以给出频率100Hz的定位输出。下图是两传感器数据融合的原理图。

跑在控制器上的软件对信息的处理流程在时间维度上类似下图。在0~100ms的周期中，使用IMU进行9次位置的估计，待新的GPS定位数据进来时，则进行修正，以此实现高频率的定位结果输出。

就这样，GPS与IMU便相辅相成地实现了无人车的稳定定位。

有了100Hz的稳定定位，无人车在处理路径跟随问题时，就能像下图一样，保持极高频率的定位和控制。每走一小步，便重新进行方向盘转角的计算，进而控制无人车沿着既定的轨道行驶。

小结

上面的分享用生活中简单的例子介绍了IMU的基本原理，并对IMU的特性（精度、成本、频率）进行了讨论，最后探讨了GPS如何与IMU配合完成无人车的定位功能。

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

参考来源：第一电动网作者：自动驾驶_陈光原文地址：https://www.d1ev.com/kol/65579

感谢这么精彩的文章

无人车传感器 IMU相关推荐

激光雷达+imu_无人驾驶技术入门（四）：无人车传感器 IMU 深入剖析
上一次的分享里,我介绍了GPS的原理(三角定位)及特性(精度.频率),同时也从无人车控制的角度,讨论了为什么仅有GPS无法满足无人车的定位要求. 为了能让无人驾驶系统更高频率地获取定位信息,就必须引入 ...
python无人驾驶_无人驾驶技术入门（四）：无人车传感器 IMU 深入剖析
上一次的分享里,我介绍了GPS的原理(三角定位)及特性(精度.频率),同时也从无人车控制的角度,讨论了为什么仅有GPS无法满足无人车的定位要求. 为了能让无人驾驶系统更高频率地获取定位信息,就必须引入 ...
无人驾驶技术入门（四）| 百度无人车传感器 IMU 深入剖析
上一次的分享里,我介绍了GPS的原理(三角定位)及特性(精度.频率),同时也从无人车控制的角度,讨论了为什么仅有GPS无法满足无人车的定位要求. 为了能让无人驾驶系统更高频率地获取定位信息,就必须引入 ...
自动驾驶无人驾驶技术入门（四）：无人车传感器 IMU 深入剖析
转自:https://www.d1ev.com/kol/65579 上一次的分享里,我介绍了GPS的原理(三角定位)及特性(精度.频率),同时也从无人车控制的角度,讨论了为什么仅有GPS无法满足无人车 ...
无人车传感器 IMU与GPS数据融合进行定位机制
前言上一次的分享里,我介绍了GPS的原理(三角定位)及特性(精度.频率),同时也从无人车控制的角度,讨论了为什么仅有GPS无法满足无人车的定位要求. 为了能让无人驾驶系统更高频率地获取定位信息,就必 ...
SLAM 无人车融合 IMU 前与融合 IMU 后的实测效果演示
SLAM 无人车融合 IMU 前与融合 IMU 后的实测效果演示 SLAM 无人车融合IMU 前后的效果对比
slam 无人车融合imu 后手动调整小车位姿，不受里程计影响
slam 无人车融合imu 后手动调整小车位姿,不受里程计影响,有效避免因为车轮打滑所带来的的位姿偏差 slam 无人车融合imu 后手动调整小车位姿,不受里程计影响,完全可以避免因为车轮打滑所带 ...
无人驾驶技术入门（三）| 百度无人车传感器 GPS 深入剖析
上一次的分享里,我对百度 Apollo 计划的技术框架做了介绍,如图. Apollo1.0 封闭场地循迹自动驾驶如果要完成 Apollo 1.0 的"封闭场地寻迹自动驾驶"功能, ...
百度系无人车创业公司领骏科技完成新一轮融资
问耕发自凹非寺量子位出品 | 公众号 QbitAI 一家无人车创业公司,再次低调的完成了融资. 领骏科技(leadgentech.ai)创始人杨文利昨日对量子位证实,公司已经完成了新一轮融资. ...
苹果2项最新专利曝光无人车路线：闭门造车、传感器先行，关注驾乘体验
雷刚发自凹非寺量子位报道 | 公众号 QbitAI 苹果无人车,最新2项新专利获批. 在美国专利商标局最新授予中,苹果公司提交的53项目新专利获批准. 其中,设计无人车项目Project T ...

无人车传感器 IMU

无人车传感器 IMU相关推荐

最新文章

热门文章