?

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。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。

?

加速傳感器是測量空間中各方向加速度的。它利用一個“重力塊”的慣性，傳感器在運(yùn)動的時候，“重力塊”會對X、Y、Z方向（前后左右上下）產(chǎn)生壓力，再利用一種壓電晶體，把這種壓力轉(zhuǎn)換成電信號，隨著運(yùn)動的變化，各方向壓力不同，電信號也在變化，從而判斷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(yùn)動狀態(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。?例如，安裝在60度橫滾角飛機(jī)上的三軸加速度計(jì)會測得2G的垂直加速度值，而事實(shí)上飛機(jī)相對地區(qū)表面是60度的傾角。因此，單獨(dú)使用加速度計(jì)無法使飛機(jī)保 持一個固定的航向。

?

陀螺儀測量機(jī)體圍繞某個軸向的旋轉(zhuǎn)角速率值。使用陀螺儀測量飛機(jī)機(jī)體軸向的旋轉(zhuǎn)角速率時，如果飛機(jī)在旋轉(zhuǎn)，測得的值為非零值，飛機(jī)不旋轉(zhuǎn)時，測量的值為零。因此，在60度橫滾角的飛機(jī)上的陀螺儀測得的橫滾角速率值為零，同樣在飛機(jī)做水平直線飛行時，角速率值為零。可以通過角速率值的時間積分來估計(jì)當(dāng)前的橫滾角度，前提是沒有誤差的累積。陀螺儀測量的值會隨時間漂移，經(jīng)過幾分鐘甚至幾秒鐘定會累積出額外的誤差來，而最終會導(dǎo)致對飛機(jī)當(dāng)前相對水平 面橫滾角度完全錯誤的認(rèn)知。因此，單獨(dú)使用陀螺儀也無法保持飛機(jī)的特定航向。

?

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。

?