小磷光一

陀螺仪加速度计组合使用

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在现在的mems陀螺仪中,一般使用的是加速度计和陀螺仪的组合模式。加速度计本质上是一个振荡系统,安装于运动载体的内部,可以用来测量载体的运动加速度,只能侦测物体的移动行为,并不具备精确侦测物体角度改变的能力,单纯使用加速度计的方案可用于有固定的重力参考坐标系、存在线性或倾斜运动但旋转运动被限制在一定范围内的应用,但是如果只是使用加速度计,尽管反映很灵敏,但是输出带有很大的噪声,也可能带来另一种情况,就是输出噪声小,但是反应特慢,总之就是噪声小和反应速度二者不可兼得。陀螺仪可以侦测物体水平改变的状态,但无法计算物体移动的激烈程度。从MEMS陀螺仪的应用方向来看,陀螺仪能够测量沿一个轴或几个轴运动的角速度,陀螺仪输出的角速度是瞬时量,使用中往往需要时间积分计算变化角度和即时角度,陀螺仪转速(驱动振荡频率)越高,则反应越灵敏,但同时要求采样频率足够够高。但是采样频率不可能无限高,积分不可能无限小,所以产生虽时间迅速增大的累计误差,最终倒是得到的角度数据远远偏离实际状态。加速度计是极易受外部干扰的传感器,但是测量值随时间的变化相对较小。陀螺仪可以积分得到角度关系,动态性能好,受外部干扰小,但测量值随时间变化比较大。可与MEMS加速度计(加速计)形成优势互补,采用加速度仪的数据进行加权纠正,同时每隔一段时间对陀螺仪的积分数据清零,单纯使用陀螺仪的方案可用于需要高分辨率和快速反应的旋转检测,陀螺仪能够校正加速度计的旋转误差,但是一般的都是应用磁力计来实现陀螺仪的传感功能,从而进行加速度计的误差校正,(现在磁力计、加速度计、陀螺仪的组合使用已经成为mems发展的一种趋势,比如ADI公司的ADIS16405就是这样的一款组合的三轴陀螺仪)如果组合使用加速度计和陀螺仪这两种传感器,那么结合生产出来的产品就能更好地跟踪并捕捉三维空间的完整运动,从而准确地描述线性和旋转运动,而且能够得到反映速度快而且低噪声的输出,如果做出仿真图,就会看到这样的一种情形,在开始阶段加速度计和陀螺仪输出的波形都是震荡的,两种波形融合后的波形也是震荡的,但是随着时间的推移,二者逐渐融合到一起,形成一个稳定的波形,这是因为加速度计在静止的时候很稳定,但是运动的时候噪声很大,当二者结合到一起就会得到很好的效果。好了,我能想到的就这么的,水平有限,欢迎大家批评指正啊!