您是否曾經(jīng)質(zhì)疑過自動化無人機（如我們都聽說過的傳言中的亞馬遜無人機）如何決定飛向何處、飛行多快，甚至它們在合法空域內(nèi)的實際位置？如果您回答“GPS”，那么您的正確率約為 30%……您正在尋找的答案稱為姿態(tài)和航向參考系統(tǒng)，簡稱 AHRS。
AHRS 與通知飛行員何時飛得更高、何時下降，甚至稍微移動飛機尾部以避免不利條件的技術(shù)相同。 在 AHRS 的想法被提出之前，飛機會使用機械陀螺儀，但結(jié)果卻偏離了目標。當您在 30,000 英尺或更高的高度飛行時，模糊性是您最大的敵人。
該姿態(tài)和航向參考系統(tǒng)由一個三軸慣性測量單元組成，該單元連接到一個虛擬三軸傳感器和一個三軸磁傳感器，用于測量物體在飛行時的俯仰、航向（偏航）和橫滾角。在 3D 空間中移動。作為一個如此小的系統(tǒng)，AHRS 的概念為當今世界上一些最先進的技術(shù)提供了動力。
AHRS 是三個獨立設備的組合，即磁力計/磁通閥、三軸陀螺儀和三個加速度計。它們每個都有其明確的功能。
? 磁力計或磁通閥用于研究磁場的水平分量。
? 陀螺儀有助于測量設備的線性運動（滾動、偏航和俯仰軸）。
? 加速度計用于通過研究飛機的三個軸（即縱向軸、橫向軸和垂直軸）來測量飛機的線性運動。
AHRS 的緊湊設計幫助工程師用一個單元取代了 6 個 LRU（線路可更換單元）。 AHRS 的緊湊設計大大減少了車輛的重量、占地面積、功率要求和接線。
除了壓縮設計之外，AHRS 與傳統(tǒng)垂直陀螺儀相比還有其他一些優(yōu)勢。
? 在常規(guī)設備中，當飛機的橫滾角超過一定限度（5-10度）時，自動垂直架設將逐步停止。它將開始自由漂移并產(chǎn)生垂直誤差。而在 AHRS 中，使用速度阻尼的舒勒調(diào)諧垂直安裝環(huán)。舒勒調(diào)節(jié)的速度阻尼垂直安裝環(huán)是一種先進的軍用級設備系統(tǒng)，不需要任何小的垂直截止角。它可以在其真實的局部垂直方向上保持穩(wěn)定的連續(xù)性。
? 在某些條件下，傳統(tǒng)陀螺儀容易出現(xiàn)萬向節(jié)鎖定。由于缺乏加速度和速率反饋項，萬向節(jié)鎖定是傳統(tǒng)陀螺儀最著名的問題。而在 AHRS 中，則不存在這樣的煩惱，因為它測量地基飛機的機身軸并將數(shù)據(jù)提供給單獨坐標參考系中的自動飛行控制系統(tǒng)。
AHRS 的主要組成部分是 AHRU（姿態(tài)航向參考單元）。 AHRU 是一個盒子，其中包含必要的速率陀螺儀、加速度計、電源和其他用于測量加速力、變化率、飛機姿態(tài)和磁航向的工具。
AHRU 有兩種類型，即模擬型和數(shù)字型。兩者都根據(jù)其要求被用于不同的行業(yè)。
為了提高 AHRS 的效率，有時將其與空氣數(shù)據(jù)傳感器結(jié)合使用，以改善重量、布線和空間要求。
AHRS 和 IMU 有什么區(qū)別？ IMU（慣性測量單元和 AHRS 之間的主要區(qū)別在于，AHRS 包括專門設計用于跟蹤姿態(tài)和航向信息的機載處理系統(tǒng)。AHRS 具有卓越的構(gòu)建質(zhì)量，消除了 IMU 所依賴的中間商AHRS 擁有專門的機載姿態(tài)和航向數(shù)據(jù)系統(tǒng)，而 IMU 只是將傳感器數(shù)據(jù)傳送到計算姿態(tài)和航向的附加設備。
使用 AHRS 技術(shù)的一些頂級行業(yè)包括：
? 制造機器人
? 農(nóng)業(yè)測量
? 水上導航
? 無人機定位等等。
AHRS 在所有行業(yè)都有多種使用方式。使用 AHRS 的三種最流行的方式包括：
? 作為記錄儀器（想想飛行數(shù)據(jù)），將其用作平臺隨時間變化的方向。
? 它可用于通過直接將角速率輸出與控制回路聯(lián)系起來來創(chuàng)建和維持平臺穩(wěn)定性。
? 作為姿態(tài)控制系統(tǒng)。
隨著技術(shù)的進步，AHRS的價格在幾年內(nèi)已大幅下降。此前，AHRS僅用于軍事裝備和公共飛機。
直升機、飛機、飛艇、四旋翼飛機以及機器人車輛都可以使用 AHRS 創(chuàng)建閉環(huán)姿態(tài)控制系統(tǒng)。
AHRS 的大小取決于其用途和制造商。如今，您可以找到硬幣大小的 AHRS。 AHRS 通過融合 MEM 陀螺儀、加速度計、磁力計和氣壓來提供最佳估計，同時還包括所有 IMU 功能。
? 3DM-GV7-AHRS 戰(zhàn)術(shù)級加固 IMU/AHRS
? 3DM-CV7-AHRS 戰(zhàn)術(shù)級 OEM IMU/AHRS
? 3DM-GX5-AHRS 高性能姿態(tài)參考傳感器
? 3DM-GX5-IMU 高性能慣性測量單元（IMU）
? 3DM-CV5-IMU 嵌入式慣性測量單元
