在自動駕駛汽車上，GPS已經(jīng)成行車定位必不可少的技術。但GPS也有它本身劣勢，比如信號差、有誤差、更新頻率低等問題，所以僅靠GPS無法滿足自動駕駛的定位需求。這時我們就需要一種更好的設備來彌補GPS的不足。IMU慣性測量單元擁有更高的更新頻率，而且不受信號影響，可以很好與GPS形成互補。今天我們要說的就是IMU慣性測量單元，一起看看它是怎么樣工作的吧。

IMU的全稱是inertialmeasurementunit，即慣性測量單元，通常由陀螺儀、加速劑和算法處理單元組成，通過對加速度和旋轉角度的測量得出自體的運動軌跡，在導航中有著很重要的應用價值。我們把傳統(tǒng)的IMU和與車身、GPS等信息融合的算法組合在一起的系統(tǒng)稱為廣義的、針對自動駕駛的IMU。

GPS/IMU傳感系統(tǒng)通過高達100Hz頻率的全球定位和慣性更新數(shù)據(jù)，可以幫助自動駕駛完成定位。GPS是一個相對準確的定位用傳感器，但是它的更新頻率過低，僅有10Hz，不足以提供足夠?qū)崟r的位置更新。IMU的有著GPS所欠缺的實時性，IMU的更新頻率可以達到100Hz或者更高。通過整合GPS與IMU，我們可以為車輛定位提供既準確又足夠?qū)崟r的位置更新。

目前的GPS有很多時候是精度不夠準確或者無效的。例如在隧道中，我們經(jīng)常因為信號不好無法使用。在市中心的高樓里，GPS信號容易被折射反射。這個時候IMU就可以增強GPS的導航能力。例如，在車道線識別模塊失效時，利用失效之前感知到的道路信息和IMU對汽車航跡的推演，仍然能夠讓汽車繼續(xù)在車道內(nèi)行駛。

GPS和IMU組合，就是為了融合IMU的航向速度、角速度和加速度信息，來提高GPS的精度和抗干擾能力。IMU相對GPS來說，不僅能提供一些信息，還能提供補全導航信息，因為GPS本身只提供位置信息，IMU還可以提供航向姿態(tài)信息，這個在車輛控制甚至最基本的車輛控制里也會遇到的信息。因為IMU會提供不同的角度，我們可以非常敏銳實時的監(jiān)測到車輛姿態(tài)的變化，可以更精準的識別一些比較復雜的路況信息。

為什么說在自動駕駛技術中，IMU的作用是無法被替代的呢？首先，IMU的相對和絕對位置推演不依賴任何外部設備，是像飛機里的黑匣子一樣的完備系統(tǒng)。

其次，由于IMU不需要任何外部信號，它可以被安裝在汽車底盤等隱蔽位置，這樣就可以避免電子或機械的攻擊。而視覺、激光和毫米波等傳感器必須接收來自汽車外部的電磁波或光波信號，這樣就很容易被來自攻擊者的電磁波或強光信號干擾，從而無法正常工作。

最后，由于IMU對角速度和加速度的測量值之間本就具有一定的冗余性，再加上輪速計和方向盤轉角等冗余信息，使其輸出結果的置信度遠高于其它傳感器提供的絕對或相對定位結果。

在自動駕駛汽車上，IMU是除了激光雷達之外，另一個高成本部件。目前，能夠在GPS信號丟失后10秒內(nèi)，提供車道級定位的IMU的價格在20萬元左右且均為進口。不過，國內(nèi)也有科技公司開始研發(fā)針對自動駕駛專用的IMU，有望將其成本降到1萬元以下并保持精度不變。

總結：在自動駕駛繁雜的系統(tǒng)中，IMU以完全無需依賴外部的特性，以及強大的抗干擾能力，解決了自動駕駛汽車“我在哪”，“我要去哪”和“我怎么去”的問題，為自動駕駛的定位系統(tǒng)提供最后一道安全保障。