MEMS加速度传感器应用在无人机中能飞得更稳

发布时间：2022年11月03日 18时28分05秒

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　　在无人机飞行器的姿态控制这一重要应用上以MEMS加速度传感器、MEMS陀螺仪为主的传感类硬件的应用可谓是大放光彩。

　　在无人机飞行姿态控制中通常在用MEMS传感器测量角度的变化时，一般都要选择组合式的传感器。也就是说，既不能单纯地依赖加速度传感器，也不能单纯依赖陀螺仪。为什么呢?究其原因，这是由每种传感器自身的局限性所决定的。

　　例如陀螺仪输出的是角速度要通过积分才能获得角度，但是即使在零输入状态时陀螺仪仍是有输出的，它的输出是白噪声和慢变随机函数的叠加，受此影响，在积分的过程中，必然会引进累计误差，积分时间越长，误差就越大。这时候便需要MEMS加速度传感器的加入来对陀螺仪进行校正。

　　由于MEMS加速度传感器可以利用力的分解原理通过重力加速度在不同轴向上的分量来判断倾角。同时它没有积分误差所以MEMS加速度传感器在相对静止的条件下可以有效校正陀螺仪的误差，但在运动状态下加速度传感器输出的可信度就要下降，因为它测量的是重力和外力的合力。

　　目前，无人机在应用中的较常见算法，就是利用互补滤波，即结合加速度传感器和陀螺仪的输出来算出角度变化。另外无人机应用的环境决定了它所使用的MEMS传感器必须适用于各种恶劣条件，同时获得高精度的输出。

　　例如陀螺仪的理想输出是只响应角速度变化，但实际上受设计和工艺的限制陀螺仪对加速度也是敏感的，就是我们在陀螺仪数据手册上常见的deg/sec/g的指标。

　　而对于多轴飞行器的应用来说，这个指标尤为重要，因为飞行器中的马达一般会带来较强烈的振动，一旦减震控制不好，就会在飞行过程中产生很大的加速度，那势必会带来陀螺仪输出的变化，进而引起角度变化，马达就会误动作，最后带给用户的直观感觉就是飞行器飞得不稳。

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