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慧聯(lián)科技:解析加速度傳感器和陀螺儀如何讓無人機(jī)飛的更穩(wěn)

更新時(shí)間:2020-10-19 14:51:03點(diǎn)擊次數(shù):6907次
近兩年,伴隨傳感器技術(shù)的發(fā)展,消費(fèi)電子產(chǎn)......

      近兩年,伴隨傳感器技術(shù)的發(fā)展,消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域逐漸成為行業(yè)熱門。除了火熱的可穿戴設(shè)備外,無人機(jī)在最近兩年的發(fā)展勢頭也不可小覷。在2015年的開春之際,可以說,無人機(jī),特別是多軸無人飛行器已迅速成為現(xiàn)象級(jí)熱門產(chǎn)品。而在無人飛行器的飛機(jī)姿態(tài)控制這一重要應(yīng)用上,以MEMS加速度傳感器、MEMS陀螺儀為主的傳感類硬件的應(yīng)用可謂是大放異彩。

      在無人機(jī)飛行姿態(tài)控制中,通常在用MEMS傳感器測量角度的變化時(shí),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(tài)時(shí),陀螺儀仍是有輸出的,它的輸出是白噪聲和慢變隨機(jī)函數(shù)的疊加,受此影響,在積分的過程中,必然會(huì)引進(jìn)累計(jì)誤差,積分時(shí)間越長,誤差就越大。這時(shí)候,便需要加速度傳感器的加入,利用加速度傳感器來對(duì)陀螺儀進(jìn)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(shí),它沒有積分誤差,所以加速度傳感器在相對(duì)靜止的條件下,可以有效校正陀螺儀的誤差。但在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下,加速度傳感器輸出的可信度就要下降,因?yàn)樗鼫y量的是重力和外力的合力。


      目前,無人機(jī)在應(yīng)用中的較常見算法,就是利用互補(bǔ)濾波,即結(jié)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(jī)應(yīng)用的環(huán)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(shí)獲得高精度的輸出。

      例如,陀螺儀的理想輸出是只響應(yīng)角速度變化,但實(shí)際上受設(shè)計(jì)和工藝的限制,陀螺儀對(duì)加速度也是敏感的,就是我們?cè)谕勇輧x數(shù)據(jù)手冊(cè)上常見的deg/sec/g的指標(biāo)。對(duì)于多軸飛行器的應(yīng)用來說,這個(gè)指標(biāo)尤為重要,因?yàn)轱w行器中的馬達(dá)一般會(huì)帶來較強(qiáng)烈的振動(dòng),一旦減震控制不好,就會(huì)在飛行過程中產(chǎn)生很大的加速度,那勢必會(huì)帶來陀螺儀輸出的變化,進(jìn)而引起角度變化,馬達(dá)就會(huì)誤動(dòng)作,最后帶給用戶的直觀感覺就是飛行器飛得不穩(wěn)。


       ACC326、ACC326H是一款小體積低成本串口輸出型三軸數(shù)字加速度計(jì),輸出方式RS232、RS485、CAN或TTL電平接口標(biāo)準(zhǔn)可選。產(chǎn)品采用最新微機(jī)電生產(chǎn)工藝傾角單元,體積小、功耗低、一致性和穩(wěn)定性很高,由于是數(shù)字型傳感器,線性度更容易得到修正,彌補(bǔ)了模擬型產(chǎn)品修正不夠?qū)е碌木认陆?。工作溫度達(dá)到工業(yè)級(jí)別-40~+85℃,是一款性價(jià)比超高的無人機(jī)加速度傳感器。

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