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    慧聯科技:解析加速度傳感器和陀螺儀如何讓無人機飛的更穩

    更新時間:2020-10-19 14:51:03點擊次數:2445次
    近兩年,伴隨傳感器技術的發展,消費電子產......

          近兩年,伴隨傳感器技術的發展,消費電子產品領域逐漸成為行業熱門。除了火熱的可穿戴設備外,無人機在最近兩年的發展勢頭也不可小覷。在2015年的開春之際,可以說,無人機,特別是多軸無人飛行器已迅速成為現象級熱門產品。而在無人飛行器的飛機姿態控制這一重要應用上,以MEMS加速度傳感器、MEMS陀螺儀為主的傳感類硬件的應用可謂是大放異彩。

          在無人機飛行姿態控制中,通常在用MEMS傳感器測量角度的變化時,一般都要選擇組合式的傳感器。也就是說,既不能單純地依賴加速度傳感器,也不能單純依賴陀螺儀。為什么呢?

          究其原因,這是由每種傳感器自身的局限性所決定的。

          例如,陀螺儀輸出的是角速度,要通過積分才能獲得角度,但是即使在零輸入狀態時,陀螺儀仍是有輸出的,它的輸出是白噪聲和慢變隨機函數的疊加,受此影響,在積分的過程中,必然會引進累計誤差,積分時間越長,誤差就越大。這時候,便需要加速度傳感器的加入,利用加速度傳感器來對陀螺儀進行校正。

          由于加速度傳感器可以利用力的分解原理,通過重力加速度在不同軸向上的分量來判斷傾角。同時,它沒有積分誤差,所以加速度傳感器在相對靜止的條件下,可以有效校正陀螺儀的誤差。但在運動狀態下,加速度傳感器輸出的可信度就要下降,因為它測量的是重力和外力的合力。


          目前,無人機在應用中的較常見算法,就是利用互補濾波,即結合加速度傳感器和陀螺儀的輸出,來算出角度變化。

          另外,無人機應用的環境決定了它所使用的MEMS傳感器必須適用于各種惡劣條件,同時獲得高精度的輸出。

          例如,陀螺儀的理想輸出是只響應角速度變化,但實際上受設計和工藝的限制,陀螺儀對加速度也是敏感的,就是我們在陀螺儀數據手冊上常見的deg/sec/g的指標。對于多軸飛行器的應用來說,這個指標尤為重要,因為飛行器中的馬達一般會帶來較強烈的振動,一旦減震控制不好,就會在飛行過程中產生很大的加速度,那勢必會帶來陀螺儀輸出的變化,進而引起角度變化,馬達就會誤動作,最后帶給用戶的直觀感覺就是飛行器飛得不穩。


           ACC326、ACC326H是一款小體積低成本串口輸出型三軸數字加速度計,輸出方式RS232、RS485、CAN或TTL電平接口標準可選。產品采用最新微機電生產工藝傾角單元,體積小、功耗低、一致性和穩定性很高,由于是數字型傳感器,線性度更容易得到修正,彌補了模擬型產品修正不夠導致的精度下降。工作溫度達到工業級別-40~+85℃,是一款性價比超高的無人機加速度傳感器。

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