什么是IMU?
所有 Marvelmind信标 都配有6D惯性测量单元(IMU),包括3D 加速度计 和3D 陀螺仪.
什么是陀螺仪?
请先查阅维基百科的定义: 陀螺仪。
重要提示:
- 陀螺仪提供的是方向的变化,而不是相对于墙壁或固定信标的方向。因此,即使机器人装有陀螺仪,也无法确定自己的朝向。但它可以轻松测量出例如13.7度的转动,分辨率非常高、更新率很高、延迟很低
- 陀螺仪会漂移;校准后漂移更小
演示
查看IMU的实时表现: 旋转立方体 ——该功能仅用于我们的研发,Dashboard默认不提供。但您可以在Dashboard中轻松查看陀螺仪和加速度计的曲线:
- 打开Dashboard => View (Tools) => Accelerometer data
- 打开Dashboard => View (Tools) => Gyroscope data
用配对信标获取方向
请注意,我们的信标内部没有磁力计。不过,可以比较容易地通过Super-Beacon上可用的I2C、UART或SPI接口外接磁力计。
我们 不建议在室内使用磁力计 ,因为铁磁性金属、移动目标自身的铁磁性金属外壳,以及室内布线或移动设备上的电流所产生的磁场,都可能严重扭曲地磁场。
我们建议采用配对信标配置:在移动目标上安装两个或更多移动信标,基线尽可能长,即使在静止状态下也能获得非常精确的方向数据:
IMU不提供方向
为避免混淆,我们再次强调: IMU(陀螺仪)并不提供方向。 它提供的是 方向的变化。 它非常准确、精密、稳定,即使不校准,漂移也相对较小。但它提供的不是方向,而是相对于某个选定方向的方向变化。
GPS同样不提供方向。GPS只给出位置,不给出方向。
仅用一个信标加IMU也可以获得方向:
- 在IMU中锁定当前方向——记录IMU读数
- 向任意方向前进/飞行30-100厘米,并借助IMU/陀螺仪保持直线
- 用超声波定位测量位置
- 将IMU读数与超声波位置读数关联起来,后者同样应构成一条直线
- 计算位置
- 持续用超声波定位校准IMU的长期漂移,而IMU读数只用于获取方向的快速变化
因此,确实可以只用一个带IMU的移动信标获得实际方向,但是:
- 这相当复杂、繁琐
- 必须先行驶或飞行一段距离才能确定方向。很多情况下,这根本不可取、不可行或无法做到
- 需要自己实现超声波+IMU锁定和持续校准
因此,条件允许时,推荐采用配对信标配置。这种方法可提供:
- 静止状态下的方向
- 已实现并启用的超声波+IMU方向传感器融合:方向更新率100Hz,延迟约10毫秒
配对信标功能的缺点也很明显:
- 适用于相对较大的目标,移动信标之间的基线需大于30厘米。基线10厘米也可以尝试,但方向可能相当不准,甚至不稳定
- 多一个移动信标 = 多一份重量和成本
更多内容请阅读我们的相关博客文章: 每架无人机需要多少个移动信标?