IMU传感器全称惯性测量单元，中文名惯性测量单元。它主要是利用惯性原理来检测一个物体的旋转和加速度。IMU通常由三向加速度计和各个方向的陀螺仪组成，是测量惯性和运动的主要结构。3(加速度计)+3(陀螺仪)结构也是目前常见的6轴IMU传感器。

我们从需求的角度来分析一下这个球IMU的作用。是否越位，需要准确判断足球何时被球员开球，以及足球的最终落点。

首先，我们需要测量足球被踢出的时间。我们可以通过测量足球的瞬时加速度来判断，这离不开IMU中的三向加速度计。加速度计可用于测量冲击、运动、碰撞或振动(低频和超低频振动)引起的静态重力加速度和动态加速度。常见的MEMS加速度计有压电式、压阻式和电容式。其中MEMS电容式加速度计有很多应用，它是基于电容变化来检测加速度的。

MEMS电容式加速度计通过结构中可移动部分的惯性工作。可移动部分是悬臂结构。当整个传感器上的力超过它的支撑力时，它就会移动，悬臂梁两侧的电容也会发生变化。电容的变化与加速度成正比。电容的变化转换成数字信号，经过零点和灵敏度校正后输出。电容加速器具有制造工艺简单、温度系数小、稳定性好、阻尼系数容易控制等优点。它可以通过改变悬臂梁的强度和弹性系数来测量不同范围的加速度，因此得到了广泛的应用。

MEMS电容式加速度计主要用于可穿戴设备和移动设备，如智能手表和手机。与压电式加速度计和电阻式加速度计相比，它最大的优点是可以安装在PCB上。但其测量精度较低，不适合测量高频变化，因此不适合工业测量和航空航天领域，但用于检测足球上的加速度绰绰有余。

另外，因为马格努斯效应，在空中旋转的足球会在防守队员周围划出一道弧线，射入球门，这也是“香蕉球”的原理。足球的旋转速度和方向决定了其飞行轨迹的弯曲角度，最终决定了其落地位置。因此，能够检测足球角速度的陀螺仪非常重要，单靠加速度传感器无法测量IMU完整的旋转姿态。

陀螺仪由陀螺转子、内外框架、驱动电机和信号传感器组成。它的工作原理是利用角动量守恒原理和科里奥利效应来测量运动物体的角速度。类似于加速度计的工作原理，陀螺仪的上层活性金属与下层金属形成电容。当陀螺仪旋转时，它与下电容极板之间的距离也会发生变化，上下电容也会相应变化。电容的变化与角速度成正比，所以我们可以测出当前的角速度。

按照整体IMU sensor可分为稳定平台系统和trapdown系统。从字面上看，第一种主要用于云台、相机稳定器等静态应用场景。，而第二个需要固定在待检测的物体上。传感器平台会通过陀螺仪实时整合角度信息，利用获得的角度信息将加速度信息转换成坐标轴。坐标轴转换后，进行重力效应校正，最后通过两次积分得到位置信息。