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Eine Trägheitsmesseinheit (IMU) besteht aus drei orthogonalen Gyroskopen und drei Beschleunigungssensoren, die die Winkelgeschwindigkeit messen ω und die spezifische Kraft f. Hersteller klassifizieren IMUs in Leistungsklassen, die sich eher nach den Fehlercharakteristiken der Sensoren als nach dem mechanischen Aufbau richten. Diese IMU bestimmen die erreichbare Navigationsgenauigkeit, die Driftrate und die Betriebsumgebung.
Zu den wichtigsten IMU zählen die Bias-Instabilität, der Winkel-Random-Walk (ARW), der Geschwindigkeits-Random-Walk (VRW), der Skalierungsfaktorfehler, die Nichtlinearität, die Bandbreite und die Temperaturempfindlichkeit. Der Gyroskop-Bias beeinflusst direkt die Lagebestimmung, während der Beschleunigungsmesser-Bias nach doppelter Integration zu einer Positionsdrift führt.
Der Positionsfehler lässt sich näherungsweise wie folgt berechnen:
wobei ba der Bias des Beschleunigungssensors und t die verstrichene Zeit ist.
IMU für Kraftfahrzeuge
Bei IMU für den Automobilbereich IMU Kosten, Robustheit und die Serienfertigung IMU . Ein IMU für den Automobilbereich unterstützt in der Regel die Fahrdynamik, die elektronische Stabilitätskontrolle, die Positionsbestimmung nach dem Koppelnavigationsprinzip sowie fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme. Eine IMU in Automobilqualität IMU ausreichende Genauigkeit bei kurzen GNSS und zeichnet sich gleichzeitig durch einen geringen Stromverbrauch aus.
IMU in Industriequalität
IMU in Industriequalität bietet eine verbesserte Offset-Stabilität und höhere Umweltbeständigkeit. Das Verständnis dessen, was unter „Industriequalität“ zu verstehen ist, hilft Ingenieuren dabei, Leistung, Zuverlässigkeit und Kosten bei Robotik-, Kartierungs-, Schifffahrts- und Automatisierungssystemen in Einklang zu bringen. Auf die Frage, was unter „Industriequalität“ zu verstehen ist, bezieht sich die Antwort im Allgemeinen auf Sensoren, die für den Dauerbetrieb unter anspruchsvollen industriellen Bedingungen ausgelegt sind.
IMU in taktischer Qualität
Eine IMU in taktischer Qualität weist eine deutlich geringere Bias-Instabilität auf, die bei Gyroskopen häufig unter 1°/h liegt, und ermöglicht so eine präzise Navigation auch bei längerem Betrieb GNSS.
IMU moderne IMU für die Navigation hat die Leistungslücke zwischen herkömmlichen faseroptischen Systemen und MEMS-Bauteilen verringert.
IMU in Navigationsqualität
Eine IMU in Navigationsqualität vereint Präzisionssensoren mit fortschrittlichen Kalibrierungs- und Kompensationsalgorithmen, um deterministische und stochastische Fehler zu minimieren. Diese Systeme kommen üblicherweise in autonomen Fahrzeugen, in der Hydrographie, bei Luftvermessungen und in Verteidigungsanwendungen zum Einsatz.
IMU in strategischer Qualität
Die Kategorie mit der höchsten Leistungsfähigkeit ist die IMU der strategischen Klasse bzw. der Inertialsensor der strategischen Klasse. Diese Systeme erzielen durch äußerst stabile Gyroskope, strenge Temperaturregelung und umfassende Kalibrierung eine extrem geringe Drift. Sie kommen bei U-Booten, Raketen, Raumfahrzeugen und autonomen Navigationsmissionen mit langer Laufzeit zum Einsatz.
Letztendlich IMU die Auswahl der geeigneten IMU von der erforderlichen Navigationsgenauigkeit, der Missionsdauer, den Umgebungsbedingungen und den Kosten IMU . Die Abstimmung der Sensorleistung auf die jeweilige Anwendung gewährleistet ein optimales Gleichgewicht zwischen Leistung, Zuverlässigkeit und Systemkomplexität.
