在做慣性導航模塊或者飛控的時候第一件事就是器件的選取，這個是第一步也是很重要的一步，因為他不僅關系到硬件成本還關乎到你最終產(chǎn)品的性能。

IMU是一個集成的傳感器套件，結合了多個加速度計和陀螺儀，可以相對于慣性參考系進行比力和角速度的三維測量。然而，近年來，IMU一詞已成為一個統(tǒng)稱，用于描述各種慣性系統(tǒng)，包括姿態(tài)航向參考系統(tǒng)（AHRS）和INS。IMU本身不提供任何類型的導航解決方案（位置、速度、姿態(tài)）。INS集成了內(nèi)部IMU的測量，提供導航解決方案。

通常情況下，慣性傳感器可以分為以下三個性能類別。

航海級和導航級慣導系統(tǒng)：大型、準確且昂貴

航海級慣導系統(tǒng)是商用最高級別的傳感器，用于船舶、潛艇，偶爾用于航天器上。該系統(tǒng)可提供漂移小于1.8km/天的無輔助導航解決方案。這些傳感器的成本高達100萬美元。

導航級慣導系統(tǒng)的性能略低于航海級慣導系統(tǒng)，通常用于商用客機和軍用飛機。其漂移量小于1.5km/h，其價格高達10萬美元。

戰(zhàn)術級和工業(yè)級慣性傳感器：對于主力應用價值很高

戰(zhàn)術級和工業(yè)級傳感器是這三類傳感器中最為多樣化的，可解決各種性能和成本情況，其市場機遇是巨大的。該類別用于許多需要以較低成本獲得高性能數(shù)據(jù)以實現(xiàn)大量生產(chǎn)的應用，常見于自動割草機、送貨機器人、無人機、農(nóng)業(yè)機器人、移動工業(yè)機器人和自主航行船舶。雖然成本較低，但購買者需要在準確性、性能、尺寸和質量方面付出代價。

汽車級和消費級傳感器：商品應用

在商業(yè)市場上，IMU的最低等級被稱為汽車級。這些傳感器通常以單獨的加速度計或陀螺儀的形式出售。許多公司已經(jīng)開始將來自不同制造商的多個加速計和陀螺儀結合起來，以創(chuàng)建獨立的IMU單元。即使與GPS等其他導航系統(tǒng)集成在一起，汽車級IMU也不夠精確，不足以用于慣性導航。這些傳感器常用于懸架系統(tǒng)、安全氣囊、防抱死制動系統(tǒng)、娛樂系統(tǒng)和其他類似應用。這是所有傳感器中成本最低的，每個傳感器約為100美元。

而具體選取傳感器件時，無外乎要關注如下3個方面，然后根據(jù)需求進行選擇。

1、傳感器的精度參數(shù)

2、傳感器對應的價格且是否好購買

3、對應的硬件設計難度

陀螺儀的選取：

下面介紹幾個在陀螺儀選取過程中比較關注的幾指標：

1、量程

量程是我們在選用傳感器的時候首先就要確定的！你選的傳感器的是用來干什么的，一般的飛控，慣導系統(tǒng)選擇在300度/s，450度/秒就可以了，其他的根據(jù)自己的使用場景做選擇，比如說一些高精度平臺要的量程小一點對應的精度會高一些。

2、零偏穩(wěn)定性

零偏是指陀螺儀在零輸入狀態(tài)下的輸出，其用較長時間輸出的均值等效折算為輸入角速率來表示，也就是觀測值圍繞零偏的離散程度，比如0.005degree/sec表示每秒會漂0.005degree。在零輸入狀態(tài)下的長時間穩(wěn)態(tài)輸出是一個平穩(wěn)的隨機過程，即穩(wěn)態(tài)輸出將圍繞均值（零偏）起伏和波動，習慣上用均方差來表示，這種均方差被定義為零偏穩(wěn)定性。而初始零偏誤差可以理解為靜態(tài)誤差，它不會隨時間的波動，可以用過軟件校準。

3、刻度因子（標度因數(shù)）

是指陀螺儀輸出量與輸入角速率的比值。這個比值是用一特定的直線斜率表示的，該直線是根據(jù)整個輸入角速率范圍內(nèi)測得的輸入、輸出數(shù)據(jù)，用最小二乘法擬合求得可以用過軟件校準。

4、角度隨機游走

當陀螺儀處于零輸入狀態(tài)時，脫落的輸出信號為白噪聲和慢變隨機函數(shù)的疊加。漫變隨機函數(shù)可用來確定零偏和零偏穩(wěn)定性指標，白噪聲定義為單位檢測帶寬平方根下等價旋轉角速度的標準偏差，單位（degree/sec/√Hz或degree/hr/√Hz）。這個白噪聲也可以用單位為degree/√Hz的角度隨意游走系數(shù)來表示，隨機游走系數(shù)是指由白噪聲產(chǎn)生的隨時間積累的陀螺儀輸出誤差系數(shù)。當外界條件基本不變詩，可以認為上面所分析的各種噪聲的主要統(tǒng)計特性是不隨時間推移而變化的。

5、抗振性

對于陀螺儀的性能參數(shù)，大部分設計師第一個要關注的就是零偏穩(wěn)定性，長久以來它被視為陀螺儀規(guī)格的絕對標準，畢竟它是描述陀螺儀分辨率的下限理所應當?shù)氖欠磻勇輧x性能的最佳指標！然而實際中陀螺儀會因為各種原因出現(xiàn)誤差導致用戶無法獲得與實驗手冊上宣稱的指標參數(shù)。實際上很多性能參數(shù)都是可以在后續(xù)的校準算法中得到改善的如零偏，刻度因子，正交軸誤差，溫度漂移。

選擇陀螺儀時，需要考慮將最大誤差源最小化。在大多數(shù)應用中，振動敏感度是最大的誤差源。其它參數(shù)可以輕松地通過校準或求取多個傳感器的平均值來改善。零偏穩(wěn)定性是誤差預算較小的分量之一。

在理想狀態(tài)下陀螺儀僅僅只需要測量旋轉速率，但在實際的應用中所有的陀螺都有儀都有一定的加速度敏感度，加速度敏感度有多種外在表現(xiàn)，最顯著的通常是對線加速度（g敏感度）或對振動的敏感度（g2敏感度），由于多數(shù)陀螺儀應用所處的設備是繞地球的1g重力場運動和/或在其中旋轉，因此對加速度的敏感度常常是最大的誤差源。

成本極低的陀螺儀一般采用極其簡單緊湊的機械系統(tǒng)設計，抗振性能未經(jīng)優(yōu)化(它優(yōu)化的是成本)，因而振動可能會造成嚴重影響。1000°/h/g(或0.3°/s/g)以上的g敏感度也不足為奇，比高性能陀螺儀差10倍以上!對于這種陀螺儀，零偏穩(wěn)定性的好壞并無多大意義，陀螺儀在地球的重力場中稍有旋轉，就會因為g和g2敏感度而產(chǎn)生巨大的誤差。一般而言，此類陀螺儀不規(guī)定振動敏感度——默認為非常大。

當然在實際的一些應用中很多人會在器件中增加一個機械抗振件，抗振件的設計也不是一件簡單的事，因為它在寬頻率范圍內(nèi)的響應并不是平坦的，在低頻時尤其差，并且其減震特性會隨著溫度和使用時間變化。

所以在大部分應用中陀螺儀的選取過程中抗振性是其中非常關鍵的指標了。

加速度計的選取：

加速度計能測量加速度，傾斜，振動或沖擊，因此適用于從可穿戴健身裝置到工業(yè)平臺穩(wěn)定系統(tǒng)的廣泛應用，市場上有成百上千的加速度計可供選擇，其成本和性能各不相同。加速度計目前行業(yè)內(nèi)還沒有給出具體的行業(yè)界定標準。

在加速度計的選取中要關注的幾個參數(shù)是：量程，噪聲密度，隨機游走，運動中的偏置穩(wěn)定度，帶寬這幾個參數(shù)和陀螺儀的都差不多。

在選取傳感器的時候我們經(jīng)常會看到消費級，工業(yè)級這樣的字眼，消費級加速度計和IMU中集成的中檔工業(yè)級加速度計的主要區(qū)別可以參考下圖示例：

工業(yè)級MEMS器件對所有已知潛在誤差源進行了全面的測定，精度比消費級高出一個數(shù)量級以上。