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2026年7月13日

INS:参照系

OXTS RT3000 v4 inertial navigation system build

INS:参照系

在此,我们将解释 IMU 框架等术语的含义。

在我们的 移民归化局究竟是如何工作的前面我们提到,惯性导航系统由两个不同的部分组成:第一个是 IMU(惯性测量单元),有时也称为 IRU(惯性参考单元)。

在上述页面中,我们提到当产品向下加速时,z 轴加速度计上的测量值为正值,但如果我们翻转 INS,使其定向,如图所示,会发生什么情况呢?现在,当 INS 向下加速时,z 轴将记录一个负值。这就是为什么参照系非常重要的原因。

对你我来说,"上 "意味着 "在我们之上","下 "意味着 "在我们之下"。同样,我们都知道哪边是右边,哪边是左边,如果我说我向前移动了一米,你就能准确地想象出我做了什么--因为你已经把自己放到了我的参照系中。作为人类,我们很擅长这样做。事实上,我们发现 "从另一个角度看问题 "是如此容易,以至于很容易忘记每个物体都有自己的参照系,而我们如何描述运动则取决于所使用的参照系。

IMU frame
例如,想象自己站在火车月台上

想象一下,你可以看到有人站在车厢里寻找座位。当火车驶出车站时,这个人开始向火车尾部走去。从这个人的角度来看,他是在以一个恒定的速度向前走。但是对于从站台参照系看向列车的你来说,这个人起初似乎并没有移动--因为他们(在自己的参照系中)向前行走的速度与列车在自己的参照系中向前行走的速度相同。然而,随着火车的速度越来越快,这个人看起来会朝着火车行驶的方向移动。对你来说,他们是在向后移动,但对火车上的人来说,他们仍在向前移动。两种观点都是正确的,只是使用的参照系不同而已。

幸运的是,大多数惯性导航系统都足够智能,能够将运动从一个参照系转换为另一个参照系

只要一开始能给他们提供一点信息。想象一下,把惯性测量装置倒着拿,让 Z 轴朝上。只要我们在开始之前告诉惯性导航系统它是倒着拿的,那么当你向上移动你的手时,惯性测量单元就会在 Z 轴上记录一个正值(就它而言,Z 轴指向下方)--但惯性导航系统(计算机)知道它实际上是倒着拿在你的手里的。因此,它将所有测量值旋转,并将其放入另一个对我们有意义的参考框架中,即惯性导航系统正在向上移动的参考框架中。

本文是我们的 "我们的世界 "系列文章之一。什么是惯性导航系统?'系列。 要全面了解惯性导航系统的工作原理,还需要了解大多数惯性导航系统中使用的传感器类型。  加速度计 和 陀螺仪.

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