惯性测量单元（IMU）与组合导航在无人机中的应用及行业突破

发布时间：

2025-05-26

一、技术基石：GNSS/INS 组合导航的核心价值

惯性导航系统INS 通过惯性测量单元IMU 实时感知加速度与角速度， IMU作为无人机的核心传感器，通过三轴加速度计、陀螺仪和磁力计实时感知机体的加速度、角速度和磁场信息，为飞行控制提供基础数据，却存在误差随时间累积的问题。全球导航卫星系统GNSS 提供厘米级绝对定位精度，但易受信号遮挡和电磁干扰；实现高频次自主导航。两者通过卡尔曼滤波等算法深度融合，形成互补：GNSS 周期性修正 INS 漂移，INS 在 GNSS 拒止时维持短时高精度定位，使无人机在复杂环境下仍能保持稳定航线。GNSS与INS的融合，构建了无人机导航的黄金组合，为无人机提供了 “全天候、全场景” 的可靠导航能力。这种技术的结合不仅解决了单一传感器的局限性，更赋予无人机在复杂环境下的自主决策能力。

二、固定翼与旋翼无人机的差异化应用场景

固定翼无人机：长航时任务的精准之翼
固定翼无人机凭借高效气动设计，广泛应用于测绘、巡检等长距离任务。其导航系统通常以 GNSS 为主导，结合 IMU 进行动态姿态修正。例如，高空长航时无人机通过气动模型辅助惯性导航，在 GNSS 拒止环境下仍能保持高精度定位，误差控制在厘米级。此类应用中，IMU 的低漂移特性（如陀螺仪偏置不稳定性 < 0.3 º/h）至关重要，可确保长时间飞行的累积误差最小化。

旋翼无人机：灵活作业的稳定基石
旋翼无人机的悬停与敏捷机动能力依赖于 IMU 的实时姿态反馈。以大疆 N3 飞控为例，其双 IMU 冗余设计结合在线故障检测算法，可实现数据实时备份，显著提升复杂环境下的可靠性。在物流配送场景中，旋翼无人机通过 IMU 与视觉传感器的融合，可在城市楼宇间实现厘米级避障和精准降落。

三、产品优势：重新定义导航系统的性能边界

IMU的高精度与低小型化完美平衡
我司LINS-688系列IMU，采用三维堆叠 MEMS 工艺，IMU 体积仅 44×47×14mm，重量 40g，功耗低于 0.8W。其中，LINS-688系列中最高款，陀螺仪偏置不稳定性 < 0.2°/h，加速度计偏置不稳定性 < 10μg，精度指标远超越行业平均水平。

超小型高精度组合导航
我司MM-6300系列组合导航，采用高集成化设计，在BGA封装模块上实现高精度GNSS和高精度IMU融合，尺寸仅40*30mm，重量小于20g，能够为用户提供厘米级RTK定位信息，以及优于0.1°的姿态和航向信息，且提供丰富的接口，提前预置射频接口，便于快速布局飞控板内，摆脱传统高精度组合导航体积大的、功耗高、集成复杂的限制。