「机器人学」“IMU惯性传感器”讲解

2024-06-21 14:23:20

一、前言

惯性传感器（IMU）能够测量传感器本体的角速度和加速度，被认为与相机传感器具有明显的互补性，而且十分有潜力在融合之后得到更完善的SLAM系统。

二、IMU工作特点

IMU虽然可以测得角速度和加速度，在这些数据存在明显的漂移，使得积分二次得到的位姿数据非常不靠谱。好比说，我们将IMU放在桌子上不动，用它的读数积分得到的位子也会漂出十万八千里。但是，对于短时间内的快速移动，IMU能够提供一些较好的估计。这正是相机的软点。

当运动过快时，（卷帘快门的）相机会出现运动模糊，或者两帧之间重叠区域太少以至于无法进行特征匹配，所以纯视觉SLAM非常害怕快速的运动。

相比于IMU，相机数据基本不会出现漂移。所以相机数据可以有效地估计并修正IMU读数中的漂移，使得在慢速运动后的位姿估计仍然有效。

当图像发生变化时，本质上我们没法知道是相机自身发生了运动，还是外界条件发生了变化，所以纯视觉SLAM难以处理动态的障碍物。而IMU能够感受到自己的运动信息，从某种程度上减轻动态物体的影响。

三、IMU直接测得变量：

$a_{k}^{I}\varepsilon R^{3}$ : the raw, instantaneous IMU acceleration (x,y,z);

$w_{k}^{I}\varepsilon R^{3}$ : the raw, instantaneous IMU angular rate (roll,pitch,yaw);

什么是 "roll, pitch, yaw"?，请跳转至小白另一篇博客：

「机器人」“姿态角 roll、yaw、pitch”讲解_Robot_Starscream的博客-CSDN博客_机器人姿态角

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