微机电系统 (MEMS) 陀螺仪和加速计比以往更小、更轻、功能更强大。当前最先进的芯片比十年前的芯片有了质的飞跃，使得集成这些传感器的低成本 MEMS 惯性测量单元 (IMU) 能够提供与以前的战术级系统相当的性能。仅出现在昂贵的高端应用中。
尽管性能大幅提升，MEMS IMU 仍然具有用户应注意的独特特性。通过在系统中考虑这些因素并遵循良好的 IMU 数据实践，您可以确保应用程序获得最佳性能。
您可以利用以下一些技巧来提高惯性传感器的性能：
将 MEMS 与不必要的振动隔离对于获得准确的测量至关重要。用户通常对系统的整体运动感兴趣，例如车辆轨迹，而对测量振动不感兴趣。
振动可能来自多种来源：系统组件（例如电机）、传感器所附着的结构由于地形上的运动而产生的共振，甚至是附近行走的人产生的振动。通过精心安装IMU（也许安装在隔振平台上），您可以最大限度地减少这些影响并提高传感器性能。隔振不仅对于数据准确性很重要，而且还可以延长系统的使用寿命。即使是最坚固的 IMU 也包含敏感元件，这些元件可能会因暴露于高冲击事件而损坏。
MEMS 传感器还具有振动时产生的噪声分量，称为振动校正误差 (VRE)。也就是说，振荡振动信号被整流为传感器输出中不期望的偏置偏移，从而对测量的准确性产生不利影响。通过最大限度地减少 IMU 上引起的振动，您可以最大限度地减少误差并提高整体系统性能。
所有陀螺仪都会受到多种效应的影响，这些效应会导致其开启偏置发生变化，或者在未施加输入旋转时输出非零偏移。该误差在 MEMS 传感器中更为严重，也是 MEMS 传感器目前无法用于“陀螺罗盘”的原因。
陀螺罗盘：通过感测地球自转速率来确定设备航向的过程。
如果您使用的是姿态和航向参考系统 (AHRS) 或惯性导航系统 (INS)，这些设备中的过滤算法会实时估计这种偏差，但过滤器需要时间，有时需要几分钟的时间确定准确的偏差值。如果您使用基本 IMU 来读取角速率测量值，它将无法估计此偏差。在这两种情况下，最好定期捕获这种偏差，因为这样做可以优化设备的性能。
捕获偏差需要您的设备在捕获期间保持静止。重要的是，在此过程中，任何振动源（例如车辆发动机）也必须关闭。在 Parker 的 MicroStrain 设备中，您可以使用SensorConnect应用程序或 MIP SDK 来启动捕获。几秒钟后，设备将估计偏差并将其存储在其内部存储器中。定期执行此操作是应对应用中陀螺仪老化影响的最佳方法。
当今的 MEMS IMU 具有高数据速率，约为 1 kHz 或更高！如果您正在设计一个需要对角速率和加速度信息进行数学积分的系统（例如导航滤波器），那么直接使用角速率和加速度输出可能很诱人。这些值的单位很熟悉，如果您查看标准物理方程，您会看到它们直接枚举（例如 F = ma。）但是 IMU 通常会输出一组更有用的不同量：角速率的时间积分，称为 delta-theta，加速度的时间积分称为 delta-velocity。使用这些而不是瞬时表示的好处如下：
• 这些积分结合了设备在实际运动中旋转和加速时所受到的复杂的圆锥效应和划桨效应。考虑到这些影响意味着 delta-theta 和 delta-velocity 值比以典型方式积分瞬时值更准确，即使在最大速率下也是如此。
• 由于 IMU 以最快的速率为您完成此集成，因此您可以以低得多的速率请求这些值，从而为系统节省宝贵的 CPU 周期。例如，如果设备本机报告 1,000 Hz 的数据，但您的过滤器只需要 50 Hz 的信息，通过使用这些积分，您可以节省 20 倍的计算量，同时提高精度。精度的提高来自于 IMU 以最大速率捕获动态，同时考虑了圆锥和划桨效应。
在 IMU 之旅的某个时刻，您可能会发现 时机就是一切！直到产品开发后期，准确的时间戳和时间对齐的重要性常常被忽视。如果您没有考虑到这一点并且您的系统没有按预期工作，那么您可能刚刚发现了问题。
不准确的时间同步会导致惯性测量出现明显的比例因子误差。例如，当系统时钟和 IMU 时钟不同步时，由于时钟之间的漂移，您将积累小误差，其效果与 IMU 的角速率和加速度输出乘以错误的比例因子相同。随着系统动态的增加，此错误也会增加。
应用程序的要求越高，时间调整就越重要。
有两种方法可以缓解这种情况：使用精密参考（硬件脉冲或其他）对齐系统中的所有时钟，并通过算法补偿事件的任何未对齐，或者使用能够生成事件数据的 IMU。第一种方法很常见，但在具有许多组件的系统中实施起来通常相当复杂。第二种方法是 Parker 添加到3DM-CV7-AHRS中的方法，以帮助我们的客户满足精确的计时需求。
借助事件驱动的 IMU，硬件输入脉冲可以生成软件消息（反之亦然），从而使以前难以处理的事件能够很好地对齐。例如，在视觉里程计中，了解从一个相机帧到下一帧的集成 IMU 输出非常重要。如果没有事件驱动的 IMU，这可能会变得相当棘手，但有了事件驱动的 IMU，事情就变得非常简单：将相机的快门输出引脚连接到 IMU，并将其配置为在接收脉冲时提供 delta-theta 和 delta-velocity 输出。这会产生与相机生成的图像对齐的精确积分，从而大大简化了该领域的时间对齐问题。相反，事件驱动的 IMU 可以在数据量有效时生成脉冲，该脉冲可用于驱动硬件（例如相机）上的捕获事件，并保持同样严格的时间调整。
• 3DM-CV7-AHRS 战术级 OEM IMU/AHRS
• 3DM-CX5-IMU 高性能工业级惯性测量单元
• 3DM-CV5-IMU 嵌入式惯性测量单元
• 3DM-GX5-IMU 高性能惯性测量单元（IMU）
