IMU 使用方式

A. IMU，VRU，AHRS 基本認識

6 軸、9 軸、IMU、VRU、AHRS 分別指的是什麼？

名稱	組成 / 定義	主要輸出
6 軸	三軸加速度計 + 三軸陀螺儀	加速度、角速度
9 軸	6 軸 + 三軸磁力計	加速度、角速度、磁場
IMU	慣性量測單元	加速度與角速度，不一定輸出姿態角
VRU	在 IMU 基礎上加入姿態解算	Roll / Pitch 等姿態資訊
AHRS	在 VRU 基礎上加入磁場參考與航向解算	Roll / Pitch / Heading 等完整姿態資訊

靜止狀態下，加速度計可量測重力向量，因此 Roll / Pitch 在靜態時通常較穩定。航向角與重力方向垂直，6 軸模式缺少絕對航向參考，誤差會隨時間累積。

模組運動時，加速度計量到的是重力與運動加速度的合成值，不適合作為 Roll / Pitch 的唯一校正來源。若模組長時間處於高動態狀態，歐拉角誤差可能逐步增加；回到靜止後，Roll / Pitch 會重新收斂，航向角仍需磁場、GNSS 或其他外部參考校正。

AHRS 需要 9 軸感測器與磁場參考來估算絕對航向角。室內或機電設備附近常有磁場畸變，會降低 AHRS 航向角精度。

GPS 是美國的全球衛星定位系統。GNSS 是全球衛星導航系統的總稱，包含 GPS、北斗、GLONASS 等星座；GNSS / INS 則是衛星導航與慣性導航的組合。

B. 性能相關

IMU，VRU 和 AHRS 的性能與侷限

IMU 可輸出加速度與角速度，但不一定輸出姿態角。

VRU 在 IMU 基礎上加入姿態解算，可輸出 Roll / Pitch 等姿態資訊。靜止狀態下，加速度計可提供重力方向參考，因此 Roll / Pitch 較容易維持穩定；航向角缺少絕對參考時，誤差會隨時間累積。

高動態運動時，加速度計量到的是重力與運動加速度的合成值，不能直接作為姿態校正的唯一依據。模組回到靜止後，Roll / Pitch 會重新收斂；航向角仍需要外部參考才能校正。

AHRS 在 VRU 基礎上加入磁場參考，可估算完整姿態與絕對航向角。9 軸模式需完成磁校正，且使用環境應避開強磁干擾；室內、廠房、馬達或大型金屬物附近都可能造成航向角誤差。

模組可以積分計算速度和位置麼?

理論可以，實際不行(沒有意義)。如果沒有其他方式糾正偏差(比如GPS)，那麼位置會很快發散，比如Hi221模組，加速度積分得速度，速度積分得位置。這樣二次積分下來，就算是靜止條件下，1分鐘也會飄移幾十米。高速運動/隨機飄出1KM也是有可能的。 真正純慣性導航解算得到穩定的位姿應用的都是高端IMU(光纖，雷射陀螺儀等)一般都價值不菲。

模組會受電機等強磁干擾麼?

6軸一點都不會，9軸肯定會，而且非常大。所以9軸模式一般不適用於機器人等周圍有磁性物質的場合。

解釋一下航向角飄移現象?

6軸模組航向角飄移是必然的，只是程度的高低不同而已，演算法無法解決晶片性能的極限。需要注意的是所有姿態模組都需要上電靜止1s左右以獲得陀螺零偏，否則航向角飄移會更嚴重，詳見產品手冊描述。

9軸模組需要配置為9軸模式，完成磁校正，並在磁場畸變較低的環境下使用，才能輸出較穩定的航向角。室內辦公桌周圍、廠房、實驗室與儀器設備旁常有明顯磁干擾，9軸模式下的指北精度通常會下降。初次使用可先在戶外測試，再回到室內比較差異。

沒有轉台等專業設備，如何簡單快速的定性評估動態精度?

一個簡單的定性分析方法：

將模組水平放置，穩定後拿起模組進行隨機機動運動(慢慢動 不要太劇烈，不要超出陀螺量程)，運動一定時間(1min)後回到水平位置，這時候會發現俯仰橫滾角有一個緩慢的 “回正” 過程。

這是由於運動中加速度計測量的不再只有重力向量，所以無法提供俯仰橫滾角的絕對參考，只能靠陀螺積分來遞推姿態，隨著時間流逝，純陀螺積分姿態必然會有誤差。

重新水平放置後，模組處於靜止狀態，加速度計測量的又只有重力向量，所以又可以繼續為俯仰、橫滾角提供絕對參考，所以才有 “回正” 過程。 所以，從”回正”的大小程度(而不是快慢)上就可以簡單比較這塊產品的陀螺儀性能。

關於無線 Hi221節點 / Hi221接收機

無線接收機會互相干擾嗎?

無線接收機接收所設定的 GWID 頻段內在線的所有節點，並根據節點自己的 ID 來區分節點。

若使用者已經依照說明書設定不同無線頻段 (GWID)，每組接收機距離超過 5 米以上，干擾機會小。幾項建議:

1. 5 米範圍內不建議使用超過 2 組無線接收機
2. 建議每組接收機與配對節點之間距離相近，例如 GWID=1 的接收機與節點距離最近，避免跟 GWID=2 的節點距離最近。

陀螺儀對振動的敏感度

非常敏感，理論上來講陀螺對加速度應該是不敏感的(一個測量角速度，一個測量加速度)，但實際上MEMS器件並非如此(完美)。陀螺對加速度(振動)也是敏感的，並且叫做，“重力敏感度或G敏感性”。這些指標實際上比零偏穩定性還要重要的多，對於振動場合，低成本IMU的表現相較於光纖陀螺和高端MEMS要差的多(其他指標相同的情況下），實際上光纖陀螺因為測量原理不同，壓根沒有這個振動敏感性指標)。例如：IMU周圍有振動源(風扇)，這會極大的影響IMU的輸出數據的精度。

波特率配置錯誤怎麼辦？

模組波特率只可能為：9600, 115200, 256000,460800,921600, 1000000. 輸入任何其他的波特率都無效，如果忘記了之前的波特率，一個一個試下即可。

9軸模式地磁校正步驟

於 GUI 進入ATCMD模式:

第1步:確認模式為 [MODE:9 AIXS]

AT+INFO

第2步: 開始對IMU進行球型旋轉，並觀察fiterr是否<0.1

AT+INFO=HSI

第3步: 若發現 fiterr<0.1 ，代表校正已經完成，使用以下指令重啟

AT+RST

即可觀察到校正後的磁場數據