IMU由三部分组成：加速度计、磁力计、陀螺仪。
加速度计就是测量三个方向的加速度：
磁力计就是测量磁场北极的方位：
陀螺仪测量的就是绕三个方向旋转速度：
一、加速度计
1.1 一维模型
加速度计的一维模型类似于弹簧质量模型，如下：
静态下，达到平衡：
这个时候加速度计测量到的加速度为重力加速度：
如果在运动的情况下：
则平衡方程变为：
这个时候加速度计测量的加速度为重力加速度和运动加速度之和：
按照这个分析，加速度计在自由落体时测量到的加速度为零。
如果想要通过加速度计测量得到运动加速度，那么应该将测量到的加速度减去重力加速度：
即：
加上硬件的测量误差：
积分得到：
从而可以计算运动的位移：
但是通过这种方式测量位移，误差会随着时间急剧增加。
1.2 二维或三维加速度计
当加速度计的y轴与重力方向重合时，二维加速度计座标系如下：
那么在x、y方向测量的加速度分别如下：
但是通常情况下，y轴与重力方向不重合，如下图所示：
这个时候测量得到的x、y轴加速度分别如下：
需要知道方位角度θ，才能减去重力项，从而得到我们真正想要的运动加速度。
如果方位角度不准确，不仅不会消除重力，还会引入误差。