一、慣性傳感器

　　慣性導航系統(tǒng)是隨著慣性傳感器的發(fā)展而發(fā)展起來的一門導航技術,它完全自主、不受干擾、輸出信息量大、輸出信息實時性強等優(yōu)點使其在軍用航行載體和民用相關領域獲得了廣泛應用。慣導系統(tǒng)的精度、成本主要取決于陀螺儀和加速度傳感器的精度和成本,尤其是陀螺儀其漂移對慣導系統(tǒng)位置誤差增長的影響是時間的三次方函數(shù),而高精度的陀螺儀制造困難,成本很高,因此慣性技術界一直在尋求各種有效方法來提高陀螺儀的精度,同時降低系統(tǒng)成本。

　　微型機械式慣導傳感器將統(tǒng)治戰(zhàn)術性能要求(或以下)的應用領域。軍用市場將推動這些傳感器的發(fā)展，如適用靈巧飛行器、自主導航導彈、短程戰(zhàn)術導彈導航、火力控制系統(tǒng)、雷達天線的運動補償、復合智能小型推進器和晶片大小的INS/GPS系統(tǒng)。洲際彈道導彈系統(tǒng)和潛射彈道導彈系統(tǒng)戰(zhàn)略制導系統(tǒng)的發(fā)展，將依賴于武器系統(tǒng)和戰(zhàn)略系統(tǒng)的總體性能要求。導航系統(tǒng)為提高導航精度，將繼續(xù)采用穩(wěn)定平臺式機械陀螺儀和加速度計(擺式陀螺加速度計)。

　　從20世紀50年代的液浮陀螺儀到70年代的動力調(diào)諧陀螺儀;從80年代的環(huán)形激光陀螺儀、光纖陀螺儀到90年代的振動陀螺儀以及研究報道較多的微機械電子系統(tǒng)陀螺儀相繼出現(xiàn),從而推動了慣性傳感器不斷向前發(fā)展。因此對慣性傳感器的研究一直是各國慣性技術領域的重點,各種新材料、新技術在慣性傳感器研究中都有所體現(xiàn),隨著低成本、高精度的慣性傳感器的出現(xiàn),慣性導航系統(tǒng)將成為通用、低價的導航系統(tǒng)。

　　二、慣性傳感器如何用于傳感器融合

　　在我們進入傳感器融合之前，快速回顧一下慣性測量單元(慣性傳感器)似乎是相關的。慣性傳感器是一種傳感器，通常由加速度計和陀螺儀組成，有時還包括磁力計。通過查看來自這些傳感器的數(shù)據(jù)，設備能夠更全面地了解其方向和運動狀態(tài)。

　　·加速度計測量單個方向的加速度(速度變化)，例如您踩到汽車油門時感受到的力。靜止時，加速度計測量重力。

　　·陀螺儀測量圍繞其三個軸的角速度。它在任何給定時刻輸出其旋轉偏航、俯仰和滾動。

　　·很簡單，磁力計測量磁場。通過在穩(wěn)定的磁場中進行適當?shù)男?，它可以檢測到地球磁場的波動。通過這些波動，它找到了指向地球磁北的矢量，并給它一個絕對航向。

　　然后，傳感器的信息用于維持無人機的平衡、改善家用機器人吸塵器的航向、改變智能手機屏幕的方向以及其他與運動相關的應用。

　　現(xiàn)在我們了解了慣性傳感器的組成部分，它與傳感器融合有什么關系，我們?yōu)槭裁匆P心它?好吧，僅傳感器并不那么“智能”。他們生成原始數(shù)據(jù)。但這些原始數(shù)據(jù)必須經(jīng)過處理和打包才能成為可操作的。

　　慣性傳感器中的傳感器類似于閱讀您的患者檔案的?？漆t(yī)生——他們都有自己的意見，并且他們的專長為他們提供其他人沒有的洞察力，但您可以處理他們的意見以做出最終決定。例如，如果加速度計表明重力正在從指向下方變?yōu)楦降慕嵌?，但陀螺儀顯示幾乎沒有運動，你相信哪個?那么，在這種情況下，陀螺儀應該更受信任，因為它不受外力的影響。由于陀螺儀告訴我們用戶框架沒有改變，可以肯定地說設備一直在加速，就像汽車直線行駛一樣。

　　在另一種情況下，如果陀螺儀顯示小而一致的角速度，但加速度計和磁力計顯示設備處于靜止狀態(tài)，那么您可以相信兩位同意的“醫(yī)生”的意見。然后你可以推斷出有一些陀螺儀偏差會給出錯誤的輸出。這些示例旨在展示傳感器融合對于理解基于傳感器信息融合的最佳輸出是必不可少的。這可用于確定準確的運動、方向和航向信息。