（1）IMU可以驗(yàn)證RTK GPS結(jié)果的自洽性，并對無法自洽的絕對定位數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和修正；一個簡單的例子是，如果RTK GPS輸出汽車的絕對位置在短時間內(nèi)發(fā)生了很大的變化，這意味著汽車有很大的加速度，而此時IMU發(fā)現(xiàn)汽車并不具備這樣的加速度，就表明RTK GPS的定位出了問題，應(yīng)該由IMU來接管絕對定位系統(tǒng)；

（2）IMU可以在RTK GPS信號消失之后，仍然提供持續(xù)若干秒的亞米級定位精度，為自動駕駛汽車爭取寶貴的異常處理的時間。同樣的道理，IMU也可以在相對定位失效時，對相對定位的結(jié)果進(jìn)行航跡推演，在一段時間內(nèi)保持相對定位的精度；例如，在車道線識別模塊失效時，基于失效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?yán)^續(xù)在車道內(nèi)行駛。

其中，IMU的全稱是inertial measurement unit，即慣性測量單元，通常由陀螺儀、加速度計(jì)和算法處理單元組成，通過對加速度和旋轉(zhuǎn)角度的測量得出自體的運(yùn)動軌跡。

6、陀螺儀

陀螺儀，測量角速度，具有高動態(tài)特性，它是一個間接測量角度的器件。它測量的是角度的導(dǎo)數(shù)，即角速度，要將角速度對時間積分才能得到角度。陀螺儀就是內(nèi)部有一個陀螺，它的軸由于陀螺效應(yīng)始終與初始方向平行，這樣就可以通過與初始方向的偏差計(jì)算出旋轉(zhuǎn)方向和角度。

7、加速度計(jì)

加速度計(jì)的低頻特性好，可以測量低速的靜態(tài)加速度。當(dāng)我們把加速度計(jì)拿在手上隨意轉(zhuǎn)動時，我們看的是重力加速度在三個軸上的分量值。加速度計(jì)在自由落體時，其輸出為0。為什么會這樣呢？這里涉及到加速度計(jì)的設(shè)計(jì)原理：加速度計(jì)測量加速度是通過比力來測量，而不是通過加速度。

加速度計(jì)若是繞著重力加速度的軸轉(zhuǎn)動，則測量值不會改變，也就是說加速度計(jì)無法感知這種水平旋轉(zhuǎn)。陀螺儀與加速度計(jì)之間的關(guān)系好似一條船，姿態(tài)就是航向（船頭的方位），重力是燈塔，陀螺（角速度積分）是舵手，加速度計(jì)是瞭望手。舵手負(fù)責(zé)估計(jì)和把穩(wěn)航向，他相信自己，本來船向北開的，就一定會一直往北開，覺得轉(zhuǎn)了90度彎，那就會往東開。當(dāng)然如果舵手很牛逼，也許能估計(jì)很準(zhǔn)確，維持很長時間。不過只信任舵手，肯定會迷路，所以一般都有瞭望手來觀察誤差。

IMU的關(guān)鍵優(yōu)勢，在于它在任何天氣和地理?xiàng)l件下都能正常工作。作為一個獨(dú)立的數(shù)據(jù)源，它可用于短期導(dǎo)航，并驗(yàn)證來自其他傳感器的信息，也不會因?yàn)樘鞖?、透鏡污垢、雷達(dá)和激光雷達(dá)信號反射或城市峽谷效應(yīng)而失效。作為一個獨(dú)立的傳感器，IMU被視為補(bǔ)充和證實(shí)其他傳感器數(shù)據(jù)的傳感器，即最后的傳感器，用于確保車輛行駛安全，并在其他傳感器受損或失效時以可控的方式使車輛停止，因此，有人將IMU稱為自動駕駛系統(tǒng)的定海神針。

目前，市場上所有配備ESC（電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)）系統(tǒng)的車輛，都已配備了低精度低成本的IMU，而高精度IMU雖可滿足自動駕駛慣性導(dǎo)航的性能要求，但過去數(shù)千美元的價格使其無法在汽車市場上大規(guī)模部署。目前，諸多業(yè)內(nèi)企業(yè)正致力于將高精度IMU的成本降至100美元以下。

在IMU企業(yè)端，博世、意法半導(dǎo)體、TDK、ADI是全球領(lǐng)先的IMU供應(yīng)商，中國廠商也在競逐IMU領(lǐng)域，如深迪半導(dǎo)體、罕王微電子。

自動駕駛各傳感器匯總對比

通過上述分析，可以發(fā)現(xiàn)這些自動駕駛傳感器或多或少存在一些盲點(diǎn)，這就使得傳感器性能的重疊和數(shù)據(jù)的融合，顯得至為重要。例如，當(dāng)激光雷達(dá)受到惡劣天氣干擾時，雷達(dá)和紅外攝像機(jī)可保證自動駕駛系統(tǒng)的感知功能。

GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）是自動駕駛系統(tǒng)的一個核心要素。GNSS通過兩種增強(qiáng)改正模式，RTK（實(shí)時動態(tài)）和PPP（精確點(diǎn)定位），極大地提高了GNSS的精度，將定位精度從幾米提高至幾厘米，當(dāng)然，GNSS存在信號丟失和城市中心多路徑等問題。

在過去，RTK / PPP硬件成本和服務(wù)費(fèi)用較高，但新型芯片模組及算法有望將其成本降低到大眾市場水平。慣性測量單元（IMU），可作為傳感器數(shù)據(jù)缺失時的有效補(bǔ)充。IMU利用內(nèi)置的加速度傳感器和陀螺儀，可測量三維線性加速度和三維角速度，根據(jù)這些信息，可計(jì)算出車輛的姿態(tài)（俯仰角和滾動角）、航向、速度和位置變化。IMU可用于填補(bǔ)GNSS信號更新之間的空白，甚至可以在GNSS和系統(tǒng)中的其他傳感器失效時，進(jìn)行航位推算。

我們以特斯拉和WAYMO兩種智能駕駛感知層解決方案來說明。

1.以特斯拉為代表的視覺主導(dǎo)方案和以視覺主導(dǎo)方案以攝像頭為主導(dǎo)，配合毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、低成本激光雷達(dá)；特斯拉Autopilot的感知工作主要依賴3個前置攝像頭、2個側(cè)方前視攝像頭、2個側(cè)方后視攝像頭、1個后視攝像頭、12個超聲波傳感器、1個毫米波前置雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)了多傳感器融合冗余。