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將傳感器融合應(yīng)用于加速度計(jì)和陀螺儀

2512837 2022-11-25 | pdf | 223.3KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

加速度計(jì)和陀螺儀是在無人機(jī)、手機(jī)、汽車、飛機(jī)和移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中獲取加速度和旋轉(zhuǎn)信息的首選傳感器。然而，加速度計(jì)和陀螺儀都容易出錯(cuò)，分別包括噪聲和漂移，因此需要設(shè)計(jì)人員采用新穎的方法來實(shí)現(xiàn)最佳精度。加速度計(jì)和陀螺儀是在無人機(jī)、手機(jī)、汽車、飛機(jī)和移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中獲取加速度和旋轉(zhuǎn)信息的首選傳感器。然而，加速度計(jì)和陀螺儀都容易出錯(cuò)，分別包括噪聲和漂移，因此需要設(shè)計(jì)人員采用新穎的方法來實(shí)現(xiàn)最佳精度。其中一種方法包括傳感器融合。本文將獨(dú)立評估加速度計(jì)和陀螺儀，以了解這些噪聲和漂移誤差是如何產(chǎn)生的。然后將介紹每種傳感器的示例，并展示如何使用傳感器融合技術(shù)來組合這兩種傳感器的結(jié)果并減少這些錯(cuò)誤的影響。其中一種方法包括傳感器融合。本文將獨(dú)立評估加速度計(jì)和陀螺儀，以了解這些噪聲和漂移誤差是如何產(chǎn)生的。然后將介紹每種傳感器的示例，并展示如何使用傳感器融合技術(shù)來組合這兩種傳感器的結(jié)果并減少這些錯(cuò)誤的影響。選擇合適的傳感器選擇合適的傳感器加速度計(jì)測量作用在物體上的所有線性力，單位為毫伏/克 (mV/g)。移動(dòng)的物體可以表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)，例如加速度，以及作為連續(xù)靜態(tài)力的重力。通過將加速度計(jì)連接到物體上，可以測量其加速度和作用在物體上的引力。然而，加速度計(jì)隨著時(shí)間的推移往往會(huì)出現(xiàn)位置誤差。加速度計(jì)測量作用在物體上的所有線性力，單位為毫伏/克 (mV/g)。移動(dòng)的物體可以表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)，例如加速度，以及作為連續(xù)靜態(tài)力的重力。通過將加速度計(jì)連接到物體上，可以測量其加速度和作用在物體上的引力。然而，加速度計(jì)隨著時(shí)間的推移往往會(huì)出現(xiàn)位置誤差。圖 1：帶有三維 (3D) 加速度計(jì)和 3D 陀螺儀傳感器的無人機(jī)成功地向地面控制單元提供位置反饋。（圖片來源：維基百科和圖 1：帶有三維 (3D) 加速度計(jì)和 3D 陀螺儀傳感器的無人機(jī)成功地向地面控制單元提供位置反饋。（圖片來源：維基百科和意法半導(dǎo)體意法半導(dǎo)體））陀螺儀給出了角速度隨時(shí)間的變化率，該角速度在物體上工作，單位為 mV/deg/sec (mV/deg/sec)。通過將陀螺儀連接到一個(gè)物體上，傳感器可以平穩(wěn)地測量該物體的角度變化，但陀螺儀會(huì)呈現(xiàn)出穩(wěn)定增長的角度誤差，就像加速度計(jì)一樣，它會(huì)隨著時(shí)間的推移而增加。陀螺儀給出了角速度隨時(shí)間的變化率，該角速度在物體上工作，單位為 mV/deg/sec (mV/deg/sec)。通過將陀螺儀連接到一個(gè)物體上，傳感器可以平穩(wěn)地測量該物體的角度變化，但陀螺儀會(huì)呈現(xiàn)出穩(wěn)定增長的角度誤差，就像加速度計(jì)一樣，它會(huì)隨著時(shí)間的推移而增加。許多加速度計(jì)和陀螺儀都是使用微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS) 制造的。MEMS 傳感器的生產(chǎn)過程將硅和機(jī)械功能結(jié)合在同一微米硅基板上。這些設(shè)備中的主要組件是機(jī)械元件、傳感機(jī)制和專用集成電路 (ASIC)。許多加速度計(jì)和陀螺儀都是使用微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS) 制造的。MEMS 傳感器的生產(chǎn)過程將硅和機(jī)械功能結(jié)合在同一微米硅基板上。這些設(shè)備中的主要組件是機(jī)械元件、傳感機(jī)制和專用集成電路 (ASIC)。MEMS 作為加速度計(jì)MEMS 作為加速度計(jì)