惯性测量单元为何是自动驾驶的最后一道防线?IMU保证其安全运行

在这篇文章中，小编将对惯性测量单元IMU的相关内容和情况加以介绍以帮助大家增进对惯性测量单元的了解程度，和小编一起来阅读以下内容吧。

一、为什么说自动驾驶的最后一道防线是惯性测量单元

惯性测量单元(IMU)是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。

为了提高可靠性，还可以为每个轴配备更多的传感器。一般而言IMU要安装在被测物体的重心上。

IMU大多用在需要进行运动控制的设备，如汽车和机器人上，也被用于需要用姿态进行精密位移推算的场合，如潜艇、飞机、导弹和航天器的惯性导航设备等。

与其他导航系统相比，惯导系统同时具有信息全面、完全自主、高度隐蔽、信息实时与连续，且不受时间、地域的限制和人为因素干扰等重要特性，可在空中、水中、地下等各种环境中正常工作。

例如，IMU的上述优势，在自动驾驶系统中表现的尤为明显。在自动驾驶系统中，IMU可作为其他传感器数据缺失时的有效补充。通过计算车辆的姿态(俯仰角和滚动角)、航向、速度和位置变化，IMU可用于填补GNSS信号更新之间的空白，甚至可在GNSS和系统中的其他传感器失效时，进行航位推算。因此，作为一个独立的数据源，IMU可用于短期导航，并验证来自其他传感器的信息。

有人说，自动驾驶系统在定位领域的最后一道防线是IMU，主要原因有三个：

首先，IMU对相对和绝对位置的推演没有任何外部依赖，是一个类似于黑匣子的完备系统;相比而言，基于GPS的绝对定位依赖于卫星信号的覆盖效果，基于高精地图的绝对定位依赖于感知的质量和算法的性能，而感知的质量与天气有关，都有一定的不确定性。

其次，同样是由于IMU不需要任何外部信号，它可以被安装在汽车底盘等不外露的区域，可以对抗外来的电子或机械攻击;相比而言，视觉、激光和毫米波在提供相对或绝对定位时必须接收来自汽车外部的电磁波或光波信号，这样就很容易被来自攻击者的电磁波或强光信号干扰而致盲，也容易被石子、刮蹭等意外情况损坏。

最后，IMU对角速度和加速度的测量值之间本就具有一定的冗余性，再加上轮速计和方向盘转角等冗余信息，使其输出结果的置信度远高于其它传感器提供的绝对或相对定位结果。

二、IMU助力自动驾驶汽车的安全运行

通过上面的介绍，想必大家对惯性测量单元是自动驾驶的最后一道防线的原因已经具备了初步的认识。在这部分，我们主要来了解一下惯性测量单元IMU是如何助力自动驾驶的安全运行的。

IMU的关键优势在于它在任何天气和地理条件下都能正常工作。作为一个独立的数据源，它可用于短期导航，并验证来自其他传感器的信息，也不会因为天气、透镜污垢、雷达和激光雷达信号反射或城市峡谷效应而失效。作为一个独立的传感器，IMU被视为补充和证实其他传感器的传感器，即“最后的传感器”，用于确保车辆行驶安全，并在其他传感器受损或失效时以可控的方式使车辆停止，因此我们把IMU称为自动驾驶系统的定海神针。

目前市场上所有配备ESC(电子稳定控制)的车辆都已经配备了低精度低成本的IMU，而高精度IMU虽可满足自动驾驶惯性导航的性能要求，但过去数千美元的价格使其无法在汽车市场上大规模部署。

幸运的是，就像业界在努力降低激光雷达的成本一样，包括新纳传感在内的诸多企业正在致力于把高精度IMU的成本降至100美元以下。

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