您是否曾经质疑过自动化无人机（如我们都听说过的传言中的亚马逊无人机）如何决定飞向何处、飞行多快，甚至它们在合法空域内的实际位置？如果您回答“GPS”，那么您的正确率约为 30%……您正在寻找的答案称为姿态和航向参考系统，简称 AHRS。
AHRS 与通知飞行员何时飞得更高、何时下降，甚至稍微移动飞机尾部以避免不利条件的技术相同。 在 AHRS 的想法被提出之前，飞机会使用机械陀螺仪，但结果却偏离了目标。当您在 30,000 英尺或更高的高度飞行时，模糊性是您最大的敌人。
该姿态和航向参考系统由一个三轴惯性测量单元组成，该单元连接到一个虚拟三轴传感器和一个三轴磁传感器，用于测量物体在飞行时的俯仰、航向（偏航）和横滚角。在 3D 空间中移动。作为一个如此小的系统，AHRS 的概念为当今世界上一些最先进的技术提供了动力。
AHRS 是三个独立设备的组合，即磁力计/磁通阀、三轴陀螺仪和三个加速度计。它们每个都有其明确的功能。
• 磁力计或磁通阀用于研究磁场的水平分量。
• 陀螺仪有助于测量设备的线性运动（滚动、偏航和俯仰轴）。
• 加速度计用于通过研究飞机的三个轴（即纵向轴、横向轴和垂直轴）来测量飞机的线性运动。
AHRS 的紧凑设计帮助工程师用一个单元取代了 6 个 LRU（线路可更换单元）。 AHRS 的紧凑设计大大减少了车辆的重量、占地面积、功率要求和接线。
除了压缩设计之外，AHRS 与传统垂直陀螺仪相比还有其他一些优势。
• 在常规设备中，当飞机的横滚角超过一定限度（5-10度）时，自动垂直架设将逐步停止。它将开始自由漂移并产生垂直误差。而在 AHRS 中，使用速度阻尼的舒勒调谐垂直安装环。舒勒调节的速度阻尼垂直安装环是一种先进的军用级设备系统，不需要任何小的垂直截止角。它可以在其真实的局部垂直方向上保持稳定的连续性。
• 在某些条件下，传统陀螺仪容易出现万向节锁定。由于缺乏加速度和速率反馈项，万向节锁定是传统陀螺仪最著名的问题。而在 AHRS 中，则不存在这样的烦恼，因为它测量地基飞机的机身轴并将数据提供给单独坐标参考系中的自动飞行控制系统。
AHRS 的主要组成部分是 AHRU（姿态航向参考单元）。 AHRU 是一个盒子，其中包含必要的速率陀螺仪、加速度计、电源和其他用于测量加速力、变化率、飞机姿态和磁航向的工具。
AHRU 有两种类型，即模拟型和数字型。两者都根据其要求被用于不同的行业。
为了提高 AHRS 的效率，有时将其与空气数据传感器结合使用，以改善重量、布线和空间要求。
AHRS 和 IMU 有什么区别？ IMU（惯性测量单元和 AHRS 之间的主要区别在于，AHRS 包括专门设计用于跟踪姿态和航向信息的机载处理系统。AHRS 具有卓越的构建质量，消除了 IMU 所依赖的中间商AHRS 拥有专门的机载姿态和航向数据系统，而 IMU 只是将传感器数据传送到计算姿态和航向的附加设备。
使用 AHRS 技术的一些顶级行业包括：
• 制造机器人
• 农业测量
• 水上导航
• 无人机定位等等。
AHRS 在所有行业都有多种使用方式。使用 AHRS 的三种最流行的方式包括：
• 作为记录仪器（想想飞行数据），将其用作平台随时间变化的方向。
• 它可用于通过直接将角速率输出与控制回路联系起来来创建和维持平台稳定性。
• 作为姿态控制系统。
随着技术的进步，AHRS的价格在几年内已大幅下降。此前，AHRS仅用于军事装备和公共飞机。
直升机、飞机、飞艇、四旋翼飞机以及机器人车辆都可以使用 AHRS 创建闭环姿态控制系统。
AHRS 的大小取决于其用途和制造商。如今，您可以找到硬币大小的 AHRS。 AHRS 通过融合 MEM 陀螺仪、加速度计、磁力计和气压来提供最佳估计，同时还包括所有 IMU 功能。
• 3DM-GV7-AHRS 战术级加固 IMU/AHRS
• 3DM-CV7-AHRS 战术级 OEM IMU/AHRS
• 3DM-GX5-AHRS 高性能姿态参考传感器
• 3DM-GX5-IMU 高性能惯性测量单元（IMU）
• 3DM-CV5-IMU 嵌入式惯性测量单元
