IMU là gì? Nguyên lý hoạt động và các loại IMU

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 GPS, 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 bù nghiêng 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 gimbal 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 động 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 2 Tần Số

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 trở nên khó khăn.

Hiểu được vấn đề, các nhà sản xuất máy thu 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 một 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, 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

4. Lựa Chọn Mua Máy Thu GNSS 2 Tần Số Có IMU (Bù nghiêng)

Để chọn được một máy đo RTK ưng ý, các thông số kỹ thuật trụ cột như hiệu suất thu tín hiệu GNSS, độ chính xác, độ bền, các kỹ sư cũng luôn coi bù nghiêng IMU như là một điểm nhấn.

Tại thị trường Việt Nam tính đến thời điểm 2020, có hai loại IMU để các kỹ sư và nhà thầu lựa chọn: IMU 30° và IMU 60°, tùy vào ngân sách và tính chất công việc khảo sát.

4.1. Gợi ý một số máy GPS 2 tần số IMU 60°

Máy RTK FOIF A80 là một thiết bị đo đạc định vị GNSS (Global Navigation Satellite System) có công nghệ Real-Time Kinematics (RTK). Với 800 kênh, nó cung cấp độ chính xác cao trong việc đo đạc và định vị tọa độ trong thời gian thực. Máy này tích hợp IMU 60° để bù nghiêng, giúp cải thiện khả năng đo đạc ở những điều kiện địa hình khó khăn. Ngoài ra, RTK FOIF A80 cũng có khả năng chống bụi và nước với chuẩn bảo vệ IP68, làm cho nó phù hợp với các điều kiện làm việc khắc nghiệt.

Máy RTK FOIF A60 PRO là một thiết bị đo đạc định vị GNSS (Global Navigation Satellite System) sử dụng công nghệ Real-Time Kinematics (RTK). Với 800 kênh, nó cung cấp độ chính xác cao trong việc đo đạc và định vị tọa độ trong thời gian thực. Máy này tích hợp IMU 60° để bù nghiêng, giúp cải thiện khả năng đo đạc ở những điều kiện địa hình khó khăn. Ngoài ra, RTK FOIF A60 PRO cũng có khả năng chống bụi và nước với chuẩn bảo vệ IP67, làm cho nó phù hợp với các điều kiện làm việc khắc nghiệt.