IMU

本页涵盖 IMU 堆栈的硬件方面：

各平台使用的传感器
支持的输出类型
IMU 与相机的对齐
出厂校准
噪声特性

有关流访问和 API 用法，请参阅 IMU 节点参考。如需可运行的流水线，请使用 DepthAI 中的 IMU 示例。

所有 Kickstarter 支持的 OAK-D-Lite 相机均未配备板载 IMU。

IMU 型号

BNO08X 系列

用于 RVC2 设备的 9 轴传感器集线器，包含原始和融合的朝向输出。

BMI270

用于 RVC2 平台的 6 轴加速度计 + 陀螺仪 IMU，作为原始惯性传感器路径。

LSM6DSV

6 轴 RVC4 IMU，具备加速度计、陀螺仪及内部衍生输出。

AK09919

3 轴 RVC4 配套磁力计，用于需要磁参考的场景。

功能概览

传感器	轴数	物理传感器	磁力计	传感器端衍生输出	传感器上绝对朝向
BNO08X	9	加速度计、陀螺仪、磁力计	是	旋转向量、游戏旋转向量、地磁旋转向量、重力、线性加速度	是
BMI270	6	加速度计、陀螺仪	否	无（未暴露为传感器端融合朝向输出）	否
LSM6DSV	6	加速度计、陀螺仪	否	游戏旋转向量、重力向量、陀螺仪偏置	否
AK09919	3	磁力计	是	无	否

输出类型

一个常见的混淆是将所有 IMU 输出视为以相同方式生成。实际上，Luxonis 设备暴露多个类别的 IMU 数据，且并非所有都经由同一处理路径产生。

原始

这些是 IMU 自身直接报告的传感器输出，例如加速度计、陀螺仪或磁力计在传感器原生坐标系中的样本。当用户希望对下游处理（例如自定义滤波、SLAM、VIO 或主机端传感器融合流水线）拥有完全控制时，原始输出非常有用。

未校准

未校准输出是通过对原始传感器流应用帧旋转（以使其对齐到 Luxonis 相机坐标约定）后构造的：

+X 向右
+Y 向下
+Z 向前

因此，这些流仍然基于原始 IMU 测量，但以预期的设备对齐坐标系表示。此阶段未应用任何出厂内参校正。

已校准

已校准输出是通过对原始传感器流应用以下处理构造的：

帧旋转到 Luxonis RDF 坐标系
出厂内参校准项
对确定性传感器误差（如偏置、刻度误差、剪切/交叉轴项以及因 IMU 与 PCB 之间的微小安装或焊接偏差导致的装配相关缺陷）的补偿

当用户希望运动数据已被校正已知硬件缺陷时，这些是推荐的输出。

传感器提供的衍生输出

部分 IMU 直接从其内部固件或融合引擎提供更高级别的输出。Luxonis 按传感器提供的方式转发这些输出。这些包括：

重力向量
线性加速度 / 重力补偿加速度
旋转向量 / 四元数输出

对于这些输出，Luxonis 不会从原始数据手动重构或重新校准。它们直接取自 IMU 的内部处理。

IMU 参考坐标系

每个 IMU 封装都有其由供应商数据手册定义的原生传感器轴。这些轴不一定与 Luxonis 图像流水线使用的相机坐标系匹配。Luxonis 使用存储在标定中的 IMU 外参将 IMU 数据对齐到相机坐标系。

imuExtrinsics

imuExtrinsics 是 IMU 坐标系与相机坐标系之间的刚性变换。实际应用中：

对于向量（如加速度和角速度），使用变换的旋转部分
对于完整的多传感器几何，使用完整的 4x4 变换

实际中，通过 imuExtrinsics 的旋转分量将 IMU 坐标系中测量的向量旋转到相机坐标系。

出厂 IMU 校准

Luxonis 对 IMU 堆栈执行出厂校准，以补偿确定性传感器误差，包括：

偏置
刻度因子误差
交叉轴/剪切项
装配相关的对齐缺陷

这与 imuExtrinsics 不同：内部 IMU 校准校正传感器自身，而外参校准则将 IMU 坐标系与相机坐标系关联。

噪声特性

除确定性校准外，Luxonis 还使用噪声参数表征所支持 IMU 模型的随机行为。这些参数对于以下场景非常有用：

VIO
EKF / UKF 流水线
SLAM
仿真
协方差调优
类似 Kalibr 的工具

这些参数不校正固定的硬件误差。相反，它们描述了随时间变化的测量噪声与偏置漂移。不同工具对相似的 IMU 噪声项使用不同名称。下表将常见的 IMU 术语映射到 Kalibr 命名。

概念	常用 IMU / Allan 术语	Kalibr 名称	Luxonis 文档名称
加速度计白噪声	VRW	`accelerometer_noise_density`	`accel_noise_density`
加速度计偏置漂移	偏置随机游走	`accelerometer_random_walk`	`accel_bias_random_walk`
加速度计偏置稳定性	偏置不稳定度	-	`accel_bias_instability`
陀螺仪白噪声	ARW	`gyroscope_noise_density`	`gyro_noise_density`
陀螺仪偏置漂移	RRW / 偏置随机游走	`gyroscope_random_walk`	`gyro_bias_random_walk`
陀螺仪偏置稳定性	偏置不稳定度	-	`gyro_bias_instability`

每个传感器的具体特性值记录在各自的 IMU 页面中。

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