基本介紹
- 中文名：AHRS
- 外文名：Attitude and heading reference system
- 稱為：航姿參考系統
- 包括：多個軸向感測器
- 功能：提供航向，橫滾和俯仰信息
航姿參考系統,特點,輸出模式,AHRS與IMU對比,套用領域,
航姿參考系統
航姿參考系統包括基於MEMS的三軸陀螺儀，加速度計和磁強計。航姿參考系統與慣性測量單元IMU的區別在於，航姿參考系統（AHRS）包含了嵌入式的姿態數據解算單元與航向信息，慣性測量單元（IMU）僅僅提供感測器數據，並不具有提供準確可靠的姿態數據的功能。目前常用的航姿參考系統（AHRS）內部採用的多感測器數據融合進行的航姿解算單元為卡爾曼濾波器。
AHRS 航姿參考系統
AHRS 航姿參考系統特點
高精度360 度全方位位置姿態輸出，採用歐拉角的會具有萬向鎖，不能全向轉動
高效的數據融合算法快速動態回響與長時間穩定性（無漂移，無積累誤差）相結合
輸出模式
AHRS與IMU對比
航姿參考系統也就是AHRS，AHRS由加速度計，磁場計，陀螺儀構成，AHRS的真正參考來自於地球的重力場和地球的磁場，換句話來說如果AHRS離開了地球這種有重力和磁場環境的時候是沒法正常工作的，一般磁場和重力場越正交，則航姿測量效果越好，也就是說如果磁場和重力場平行了，比如在地磁南北極。這裡的磁場是向下的，即和重量場方向相同了。這個時候航線交是沒法測出的，這是航姿系統的缺陷所在，在高緯度的地方航線角誤差會越來越大。
IMU也就是慣性測量單元，所有的運動都可以分解為一個直線運動和一個旋轉運動，故這個慣性測量單元就是測量這兩種運動，直線運動通過加速度計可以測量，旋轉運動則通過陀螺。
AHRS比IMU還多一個磁場感測器，為什麼AHRS的級別卻低於IMU而需要依賴於重力場和磁場呢～～這是由感測器器件架構所決定的，AHRS的感測器通常是成本低廉的mems感測器，這種感測器的陀螺儀和加速度計的噪聲相對來說很大，以平面陀螺為例用ADI的陀螺儀進行積分一分鐘會漂移2度左右，這種前提下如果沒有磁場和重力場來修正三軸陀螺的話，那么基本上3分鐘以後物體的實際姿態和測量輸出姿態就完全變樣了，所以在這種低價陀螺儀和加速度計的架構下必須運用場向量來進行修正。
而IMU實際上也是這樣的，只有相對精確的感測器，IMU的陀螺儀用的是光纖陀螺或者機械陀螺，這種陀螺的成本很高，精度相對mems陀螺也很高精度高不代表準確。
套用領域
AHRS 原本起源於飛行器相關技術，但是近幾年隨著成本的器件成本的不斷降低 也被廣泛的套用於機動車輛與無人機，工業設備，攝像與天線雲台，地面及水下設備，生命運動科學分析，虛擬現實，遊戲界面，室內定位等需要三維姿態測量的產品中。
