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將傳感器融合應(yīng)用于加速度計和陀螺儀

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

資料介紹

加速度計和陀螺儀是在無人機、手機、汽車、飛機和移動物聯(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，加速度計和陀螺儀都容易出錯，分別包括噪聲和漂移，因此需要設(shè)計人員采用新穎的方法來實現(xiàn)最佳精度。加速度計和陀螺儀是在無人機、手機、汽車、飛機和移動物聯(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，加速度計和陀螺儀都容易出錯，分別包括噪聲和漂移，因此需要設(shè)計人員采用新穎的方法來實現(xiàn)最佳精度。其中一種方法包括傳感器融合。本文將獨立評估加速度計和陀螺儀，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)果并減少這些錯誤的影響。其中一種方法包括傳感器融合。本文將獨立評估加速度計和陀螺儀，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)果并減少這些錯誤的影響。選擇合適的傳感器選擇合適的傳感器加速度計測量作用在物體上的所有線性力，單位為毫伏/克 (mV/g)。移動的物體可以表現(xiàn)出動態(tài)運動，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，加速度計隨著時間的推移往往會出現(xiàn)位置誤差。加速度計測量作用在物體上的所有線性力，單位為毫伏/克 (mV/g)。移動的物體可以表現(xiàn)出動態(tài)運動，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，加速度計隨著時間的推移往往會出現(xiàn)位置誤差。圖 1：帶有三維 (3D) 加速度計和 3D 陀螺儀傳感器的無人機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) 加速度計和 3D 陀螺儀傳感器的無人機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，但陀螺儀會呈現(xiàn)出穩(wěn)定增長的角度誤差，就像加速度計一樣，它會隨著時間的推移而增加。陀螺儀給出了角速度隨時間的變化率，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，但陀螺儀會呈現(xiàn)出穩(wěn)定增長的角度誤差，就像加速度計一樣，它會隨著時間的推移而增加。許多加速度計和陀螺儀都是使用微機電系統(tǒng) (MEMS) 制造的。MEMS 傳感器的生產(chǎn)過程將硅和機械功能結(jié)合在同一微米硅基板上。這些設(shè)備中的主要組件是機械元件、傳感機制和專用集成電路 (ASIC)。許多加速度計和陀螺儀都是使用微機電系統(tǒng) (MEMS) 制造的。MEMS 傳感器的生產(chǎn)過程將硅和機械功能結(jié)合在同一微米硅基板上。這些設(shè)備中的主要組件是機械元件、傳感機制和專用集成電路 (ASIC)。MEMS 作為加速度計MEMS 作為加速度計