航姿参考系统和惯性测量单元的区别

在没有高可靠性加速度计和高精度陀螺仪的情况下，消费级无人机飞控普遍采用低成本的微机电系统（MEMS）器件为主构成的航姿参考系统（Attitude and Heading ReferenceSystem，AHRS），如MEMS加速度计、磁力计、陀螺仪等。这些传感器通常成本低、精度较低，所以，在这种低精度陀螺仪和加速度计的架构下必须综合运用地球的重力场、磁场等场向量来进行修正。

AHRS能够为飞行器提供准确可靠的横滚、俯仰、航向等姿态与航行信息，一般由加速度传感器、陀螺仪及地磁传感器等组成，内部一般采用多传感器数据融合单元进行航姿解算。

AHRS的真正参考来自地球的重力场和地球的磁场，它的静态终精度取决于对磁场的测量精度和对重力的测量精度，而陀螺仪决定了它的动态性能。在AHRS中，加速度计测量值与当地重力加速度对比，从而获得姿态；陀螺仪测量自身角度变化，磁力计确定当地的磁航向。这也说明AHRS离开有重力和磁场环境时候是没法正常工作的。另外，还需特别注意：地球磁场和重力场越是正交的地方，测量精度越高；而在磁场和重力场平行的地磁南北极，航向角是没法测出的，这是航姿参考系统的缺陷所在。一般来说，纬度越高，测量误差越大。

而IMU一般采用高精度陀螺仪和加速度计，并将所有运动视为直线运动与旋转运动的总和，因而通过加速度计测得直线运动，通过陀螺仪测得旋转运动，进而和初始姿态相对比，得到当前的状态与相对位移，并不依赖外部的重力场或磁场，可以在任何情况下使用（精度够高）。在IMU中，加速度计测量运动时的数据，通过积分，求出相较于初始状态的位移和速度；陀螺仪则测得自身的角度变化；然后就可以得到不参照任何参考物的自身姿态（只参考比较自身的初始状态）。

综上，AHRS和IMU区别如下：

（1）采用的传感器精度和种类不同。AHRS一般采用精度低的传感器，且比IMU多一个磁力计。

（2）AHRS是通过与地球参考得出自身姿态，而IMU是相较于自身的初始姿态来进行姿态测量。

（3）AHRS包含了嵌入式的姿态数据解算单元与航姿信息，IMU仅仅提供传感器数据，并不具有提供准确可靠的姿态数据的功能。

由于AHRS中的陀螺仪和加速度计在前面内容有介绍，所以接下来介绍AHRS用到的磁力计。