慣性測量單元在室內盲區導航技術中的運用

室內盲區導航是指在衛星定位信號較弱或者無法通過接收定位信號而獲取準確位置信息的建筑屋內，采用慣性測量單元（IMU）對目標的運動狀態進行監測，進而由運動方程和相關數據計算得到其相對室內的位置。盲區導航是對GPS定位技術缺陷上的一種補充，結合GPS的區域位置數據和IMU測量的相對該區域的位置信息，能彌補在暫時性的衛星定位缺失情況下，持續對目標保持定位跟蹤的缺陷。

慣性測量單元

慣性測量單元英文全稱Inertial Measurement Unit，即我們熟知的IMU。IMU通常由加速度傳感器和陀螺儀組成，根據實際測量需要可增加相關檢測功能的元件。慣性測量單元能通過其上的加速度傳感器和陀螺儀分別對運動在三維空間物體的各個軸加速度和角速度進行測量，通過加速度值和運動的初始條件能解算得到物體的運動軌跡及位置；而利用角速度和初始條件可以得到該物體的轉動姿態；最后通過運動合成法則將分運動進行合成，就能得到該物體各個時刻的運動狀態。

以上便是慣性測量單元運動檢測的原理，慣性測量單元應用廣泛，除了可進行盲區導航和軌跡推算外，還可以用于姿態檢測控制、車輛檢測、航天發射檢測等諸多運動測量應用中。

室內盲區導航技術

在科幻電影中我們經常能見到這樣的畫面，利用高科技的跟蹤監測裝備，通常能對遠距離某一樓層中的追蹤目標的任何活動情況進行監視，哪怕是一個微小的動作。當然如今的科技雖然還不能做到如此先進的程度，但是追蹤目標室內基本運動和軌跡還是綽綽有余的。下面以基于環球電氣之家SENtral傳感器中樞的IMU模塊進行室內盲區導航的實例，對定位原理進行介紹：

同大部分IMU一樣，該模塊主要包含了加速度傳感器、陀螺儀和一個內置有9軸運動算法的SENtral芯片組成。該芯片能對傳感器測量的數據加以處理，通過自身的算法芯片得到精確的四元數，便于進行準確的定位。

                            圖為IMU測量模塊，圖中紅色標記為SENtral芯片

                               圖為封裝后的IMU模塊以及帶有測試軟件的平板電腦

                             圖為實際室內測量圖，右側部分為在平板電腦顯示移動軌跡圖

在該測試中，主要通過加速度傳感器得到測試人員移動的速度和位置，而陀螺儀主要負責對人員的動作狀態進行檢測，比如該實驗中的拐彎轉向檢測。

更多關于SENtral芯片室內盲區導航資料及測試視頻，請參看環球電氣之家http://www.bjbcsh.cn.cn/Products/SENtral.html