IMUとは何かご存知ですか？何の略か知っていますか？そして、実際にどのように機能するか知っていますか？
もしあなたが 自動車試験, 自律航法, マッピングあるいは航空宇宙や防衛の分野でも、仕事上で「IMU」という言葉を目にする機会があるでしょう。このブログでは、IMUとは何か、なぜ重要なのか、どのように機能するのかを説明します。
IMUは慣性計測ユニットの略
これでよし。慣性計測ユニットは、ナビゲーション・エンジンの独立したコンポーネントとして存在することも、慣性ナビゲーション・システム（INS）に統合されることもあります。OxTS 当社のINSデバイスは、GNSSレシーバーと融合したIMUを搭載しており、両者が調和して正確な位置と方位のデータを提供します。
IMUは何に使うのですか？
慣性計測ユニットは、物体の力学や運動を計測するのに役立ちます。
IMUは車両テストに不可欠
自動車メーカーは、車両とそのシステムを厳しい基準でテストする必要がある。 厳しい基準.IMUは（INSの一部として）、テストのあらゆる段階で車両に関する正確な情報をメーカーに提供します。例えば、自律緊急ブレーキのテスト中、IMUはシステムが作動したときの車両の速度、正確な方向、減速率などを知ることができます。
このような環境では、IMUが車両の位置を常に正確に記録するのに役立ちます。
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IMUが自律航法を可能にする
ロボットタクシー、自動フルーツピッカー、UAVのどれをとっても、IMUは自律ナビゲーションの基本である。これらの車両はすべて、位置情報を得るためにGNSS信号を使用するが、その信号は常に利用できるとは限らない。
車両がトンネルを抜けたり、森の中に入ったり、あるいは防衛用途の話であればGNSSジャミングが行われている地域に入ることもある。そのような環境では、IMUが推測航法によって車両を軌道に乗せる手助けをします。INSは、GNSSデータから最後の既知の位置を取得し、IMUから移動速度と方向に関するデータを取得し、それを使って現在位置を推定します。
この画像は、私たちが社内で製作した自律型開発ロボットです。このロボットには AV200 INS(IMUとGNSS)を使用しており、屋内と屋外の両方の環境でロボットを正確にナビゲートすることができます。屋外ではGNSS信号を使って位置を計算し、GNSS信号が利用できない場合は、IMUとカメラやLiDARなどの他のオンボードセンサーからのデータを使って、ロボットは OxTS GADインターフェース.
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IMUはジオリファレンス活動のために位置データを正確に保つ
陸上であれ、ドローンであれ、広い範囲で調査を行う場合、正確な位置データは不可欠です。INSは、多くの測量ペイロードの中心であり、ユーザーが測量中の各ポイントで位置を計算できるようにすることで、ミッション後にデータを地理参照できるようにします。ナビゲーションと同様に、IMUは、ペイロードの位置と方位、方角を計算するのに役立つ高周波のデータストリームを提供することで、INSデータの精度を保つのに役立ちます。
IMUがどのように貢献しているかを見るために、以下の2つの画像を考えてみましょう。黄色のKMLの軌跡は、純粋にGNSSデータに基づいてロンドン市内を走行する車の位置です：
不規則で不揃いな線がたくさんあり、トレイルが建物の間を走っているのがわかる。次に、同じルートをOxTS IMUのデータを追加したものです：
ご覧のように、IMUからのデータは、INSが生成する位置データの精度を大幅に向上させる。
ロンドンは、都市部の峡谷やトンネルが多いため、正確な位置を把握するのが最も難しい環境のひとつだ。しかし、以下に紹介するように、OxTS 。
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さて、IMUの意味とIMUができることはわかった。しかし、実際にはどのように機能するのだろうか？
慣性計測ユニットとは？
簡単な答えは、IMUは直線加速度と角速度の変化を測定します。IMUがINSに統合されると、そのデータはIMU（およびIMUに接続されているもの）の速度、方位、姿勢を推定するために使用されます。
車が加速するときにシートに押し戻されたり、コーナーを曲がるときに片側に押されたりする感覚を知っているだろうか？ IMUは同じような押される力を経験し、そのデータを使ってどのように動いているかを計算することができる。
IMUは、加速度センサーとジャイロスコープの集合体を使ってそれらを測定する。しかし、これから説明するように、すべてのIMUが同じように作られているわけではない。
さまざまなIMU技術
最も一般的なIMU技術はMEMSで、これはmicro-electro-mechanical systemsの略である。つまり、IMU全体が回路基板に収まるほど小さいため、MEMS技術は、スマートフォンやUAVなど、サイズが重要な要素であるアプリケーションに理想的なのだ。石英製もあるが、ほとんどはシリコン製である。
また、FOGとRLG IMU（それぞれ光ファイバージャイロスコープとリングレーザージャイロスコープの略）もあります。これらのIMUは、その名の通り、角速度を測定するために異なるタイプのジャイロスコープを使用します。加速度計は、MEMS IMUに見られるものと同じ設計かもしれません。
RLGおよびFOG IMUは、MEMS IMUよりも大きく高価であり、MEMS IMUよりも高精度で安定している（精度が低下するのに時間がかかる）という評判を長い間得てきました。しかし、MEMS技術は日進月歩で進歩しており、OxTS 、MEMS IMU技術から最高の性能を引き出すために、精密な校正技術と高度なデータ処理アルゴリズムの開発に何年も費やしてきました。また、精度をさらに向上させるため、さまざまな追加センサーの使用にも注力しており、MEMS技術を使用して（しかもMEMS価格で！）FOGレベルの性能をユーザーに提供しています。
私たちが何を言いたいかを示すために - ロンドンを旅したときの位置データの画像を覚えていますか？IMUはGNSSデータよりもはるかに正確なデータを作りますが、まだ誤差があります。
私たちがOxTS で取り組んでいる革新的な技術のひとつに、次のようなものがある。 LiDAR慣性オドメトリ略してOxTS LIO）です。これは、LiDARスキャナーからの速度データを使用して方位と速度を計算し、INS内部で行われる計算に反映させることができます。このデータをIMUに追加すると、次のような位置データが得られます：
はるかに正確で、高価なFOGやRLGのIMUを使わなくてもできる。
まだ表面しか見ていない
このブログは、慣性航法の分野に初めて足を踏み入れる人を対象としているので、言うまでもないが、まだまだ話すべきことはたくさんある。 地球の自転はIMUにどのような影響を与えるのか？ IMUとGNSSが異なる距離を測定した場合はどうするのか？ これらすべてがPNTにどうつながるのか？慣性航法の複雑さへの旅はまだ始まったばかりです。
慣性ナビゲーションについてもっと知りたい方は、上記のリンク先のブログをご覧ください。私たちはこのような話をするのが大好きです！下記のフォームからご連絡ください！
