随着新一轮科技革命和产业变革的加速演进，5G、人工智能、物联网等基础设施日趋完善，连接新一代信息技术的基础技术与终端应用的——以MEMS为核心的智能传感器，正处于爆发式增长阶段。
IMU是伴随着传感器技术和微电子技术不断发展而出现的一种惯性传感器，属于MEMS的一种，是一项整合度较高的技术。遗憾的是，由于传感器制作的成本较低，市场充斥着游戏、电子消费类的低精度产品，而非高精度的专业级设备。
因此，在本文中，我们对IMU的技术和应用进行了说明，并列举了可应用于运动和康复领域的科研级解决方案。
什么是惯性传感器（IMU）？
惯性传感器（InerTIal measurement unit，简称IMU），是测量物体三轴姿态角（或角速率）及加速度的装置。陀螺仪和加速度计，是惯性导航系统的核心装置。借助内置的加速度传感器和陀螺仪，IMU可测量来自三个方向的线性加速度和旋转角速率，通过解算可获得载体的姿态、速度和位移等信息。
在体育运动中，惯性传感器由用于测量力和加速度的加速度计，用于指示旋转的陀螺仪和用于测量人体姿势的磁力计组成，这些传感器跨三个轴收集数据并捕获运动员的细微动作。
加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，这对人体的全身运动分析来说非常重要的。
陀螺仪可用来确定一个物体在三维空间内的方向，主要测量绕三个轴的角速度，即俯仰（X轴）、滚转（Y轴）和偏航（Z轴）。组合连接在一起的多个传感器可以模拟整个身体的运动。
磁力计有助于定向，可用于校准并将数据定向到正确的位置，它不像其他两个传感器那么重要，但是它们添加了适合户外运动的另一层数据。
IMU传感器适合哪些应用？
IMU在体育领域中的应用已经有一段时间，可将其粗略地分为大众应用和科研训练应用。
面向大众的应用
在大众应用方面，之前出现在市场中的zepp、酷浪等产品，都是基于IMU在羽毛球、棒球、网球等领域进行动作识别。在运动手环等可穿戴设备中，也有使用IMU传感器进行步数计算的情况。
此类产品可以与用户的手机进行交互，使用惯性传感器进行实时数据采集并上传至手机端，通过手机端将数据上传至云端进行数据分析计算或者在手机应用中直接进行数据计算，在运动完成之后将数据计算结果通过手机APP进行可视化呈现，让用户了解到自身的运动情况。
这类产品通常只有一个IMU传感器构成，商品轻巧实用。但是目前的产品也面临着问题，产品质量方面，由于只有一个传感器，此类产品可能面临着动作识别的精确度不够，从而无法提供足够精确的计算精度，导致无法满足用户的日常需求，无法达成客户的满意度。
面向科研与训练的应用
体育科研和训练方面，用户通常有更高的需求，通常要求传感器有较好的精确度，因此此类产品一般会提供多个传感器，并配合高精度的算法分析使用。
在体育科研领域，惯性传感器多作为一种反映动作状态、特点的实时动作测量工具，科研人员将收集到的数据进行时域、频域分析和其他目的性算法，发现动作中存在的问题、规律等，其使用已经比较成熟。
在训练领域，进行惯性传感器使用的苗头正显，在国外一些运动项目如滑冰、滑雪等，已经出现惯性传感器产品并进行推广。惯性传感器产品能够让运动员了解到自身运动状态的第一手资料，对自身运动技能的完善提供了一个参考视角。这些同样适用于教练员。
不过也面临着众多问题，如传感器计算的精确度、不同运动项目的计算方法以及在不同运动项目中的适用性等。举例来说，在进行网球训练时，在手腕处佩戴传感器，长期使用可能会因为手腕重量的变化改变运动员的击球动作轨迹，比赛时摘下传感器可能出现的重量变化会影响动作的稳定性。
硬件和软件的特点和功能
IMU的强项之一是对运动数据的收集十分便捷，其硬件系统通常是可穿戴的，这意味着它必须是小型、轻便且具有长时间的电池待机时间。并且，使IMU运动传感器与众不同的是，可以对它们进行编程和设计，以解决训练中的实际问题，从而对运动员的动作进行精细分析。
同时，来自IMU的数据是连续的、实时的，并且可以提供实时反馈。虽然完整的IMU运动捕捉系统大多仍然基于计算机的软件分析，但一些小型设备已经可以无线连接到平板电脑或智能手机。
体育行业的IMU传感器测评系统解决方案大多数配套的软件程序都是管理团队数据的Web应用程序，也可提供API连接到其他平台（例如运动员管理系统）。
应该如何选择？
面对市面上五花八门的IMU传感器我们应该如何选择呢？如果您是一位体育科研人员或专业的运动绩效分析师，那么惯性3D运动追踪技术和产品的主要创新者Xsens将是您的首选。
Xsens的母公司MCube是一家量产单芯片MEMS+CMOS运动传感器的公司，其在单一芯片上实现MEMS加速度计和CMOS信号处理ASIC的制造技术受到多项专利的保护，它生产的传感器小如沙粒，是传感器3.0时代的领跑者。
科研级选择——Xsens MVN Analyze
Xsens MVN Analyze 是先进的三维惯性运动传感套装，由Xsens惯性传感器和MVN软件组成，可以几乎适应任何环境，独特的技术甚至可以屏蔽磁场的影响，即使在复杂的电磁环境中依然表现稳定。
Xsens 研发的工业级微型惯性传感器可以捕捉非常微小的颤动，同时也可以捕捉大幅度的运动，并且能够提供精确的位置数据。为了适应不同的应用场景，MVN Analyze套装还配置两套不同的硬件系统。轻巧、穿戴方便的MVN Awinda由17个无线惯性传感器MTw组成，采样率高、可用于高频的运动捕捉的MVN Link 由17个有线惯性传感器MTｘ组成。
MVN Awinda
MVN Link
开发者首选——Xsens DOT
Xsens DOT是面向开发者/创新者/集成者而设计的可穿戴惯性传感器开发套装，可用于分析和报告人体运动学平台的开发。内部由加速度传感器芯片、陀螺仪传感器芯片、磁传感器芯片组成，通过低功耗蓝牙与移动设备（手机、iPAD、Android Pad)进行交互，传感器内部由一个微型的纽扣可充电电池供电。
如果您是一位人体运动学相关领域的开发人员，Xsens DOT将是您理想选择之一。
适用于水下运动研究——Cometa Wave track
意大利Cometa Systems公司基于多年的电子工程技术积累，2015年推出了9自由度惯性运动捕捉传感器WAVETRACK，进行了特殊防水工艺处理，达到了 IP68 防水等级，不需要额外的防水保护措施，十分适用于游泳、跳水、水下训练、水下康复等应用场景。
新的需求带来技术革新，技术革新衍生新的产品。MU运动传感器作为人体动力学和运动学数据收集的有力工具，其实用性和可靠性在标准上已被体育和医疗界普遍接受。其价值在于专业的数据分析能满足不同细分运动市场的需求，训练有素的体育专业人士可以将IMU工具与其他系统结合使用，以确定他们使用传感器收集的数据标准，让大数据为训练康复和体育科研插上科学的翅膀。
如需获取相关设备方案及报价，欢迎致电4006-111-556详询！
