Module IMU tối tân của tàu Apollo

 

1. IMU Là Gì?
IMU viết tắt của Inertial measurement unit – là một module có tác dụng đo lường quán tính được tích hợp trong rất nhiều thiết bị như máy bay, máy bay không người lái (UAV) và đặc biệt là được tích hợp trong tất cả điện thoại thông minh…
1.1 Tác dụng của IMU trong các thiết bị

Trong các thiết bị, người ta tích hợp module IMU nhằm:

• Tính toán trọng lượng tác dụng lên thiết bị
• Tính toán gia tốc, tốc độ của thiết bị (Gồm cả gia tốc, tốc độ xoay và gia tốc, tốc độ tiến – lùi)
• Tính toán được góc nghiêng của thiết bị so với trục thẳng đứng vuông góc với mặt đất.
• Tính toán tọa độ của thiết bị (Nếu module IMU được kích hoạt trong một hệ quy chiếu thiết bị)

1.2 Một số ứng dụng dễ thấy của công nghệ IMU trong thực tế

• Trên thực tế, bạn đã, đang sử dụng các thiết bị được tích hợp module IMU mà không hề hay biết. Để cho bạn dễ hình dung, chúng tôi đưa ra một số ví dụ minh họa sau:
• Điện thoại thông minh tích hợp IMU để có thể nhận biết được chuyển động của máy, qua đó thực hiện các thao tác như xoay màn hình, điều khiển nhân vật lên -xuống – trái – phải – tăng tốc trong các tựa game (đua xe chẳng hạn)
• Máy bay và máy bay không người lái tích hợp IMU để giúp người lái cân bằng máy bay, lên xuống, trái phải dễ dàng
• Máy thu GNSS tích hợp IMU để thực hiện các thao tác đo rtk nghiêng, và thậm chí xác định tọa độ ngay cả khi tín hiệu GNSS bị mất (Như trong trường hợp ở hầm lò, nhà kín, hoặc trong điều kiện thời tiết xấu)
• Các dụng cụ hỗ trợ quay phim như gimble được tích hợp IMU để chống rung lắc, cố định góc quay ngay cả khi nghiêng máy.

2. Nguyên Lý Hoạt Động Của Module IMU

Trên thực tế, có rất nhiều module IMU từ đơn giản đến hiện đại, được sản xuất tùy thuộc vào mục đích sử dụng. Tuy nhiên, tất cả đều không nằm ngoài nguyên lý hoạt độc chung, bao gồm:

• Gia tốc kế (Accelerometer): Dùng để đo gia tốc của bản thân module IMU, thường gồm 2 hoặc 3 trục, ứng với 3 chiều không gian

• Con quay hồi chuyển (Gyroscope): Dùng để đo tốc độ quay quanh một trục của IMU

3. Module IMU Trong Máy Thu GNSS RTK

Trước đây, khi đo RTK, các kỹ sư phải vất vả để có thể thiết lập rover thẳng đứng vuông góc với mặt đất, khiến cho công việc khảo sát vất vả.

Hiểu được vấn đề, các nhà sản xuất máy thu GNSS 2 tần đã tích hợp thuật toán Kalman kết hợp dữ liệu IMU và GNSS để cung cấp định vị GNSS và định hướng 3D (Bù nghiêng) chính xác và đáng tin cậy. Bên cạnh đó, nó còn có tác dụng vô cùng to lớn trong quá trình đo RTK tại thực địa:

• Khảo sát tại những điểm có địa hình khó khăn, không thể dựng Rover vuông góc so với mặt đất.
• Khảo sát tại những điểm không thể dựng được Rover (Ví dụ như điểm đó bị một xe ô tô đỗ, ta phải đứng ở 1 bên và nghiêng sào sao cho Rover có vị trí ở trên điểm cần đo)
• Giảm thiểu rất nhiều nguy hiểm trong quá trình đo, đặc biệt ở nơi địa hình hiểm trở, thay vì đến tận nơi dựng Rover thì ta chỉ cần đưa Rover đến điểm đó thông qua sào.
• Khảo sát ngay cả khi mất tín hiệu tạm thời.

Đo RTK vẫn nhanh, chính xác và đáng tin cậy ngay cả khi Rover bị nghiêng