1、背景技術(shù)

利用三軸地磁解耦和三軸加速度計(jì)，受外力加速度影響很大，在運(yùn)動(dòng)/振動(dòng)等環(huán)境中，輸出方向角誤差較大,此外地磁傳感器有缺點(diǎn)，它的絕對(duì)參照物是地磁場(chǎng)的磁力線,地磁的特點(diǎn)是使用范圍大，但強(qiáng)度較低，約零點(diǎn)幾高斯，非常容易受到其它磁體的干擾， 如果融合了Z軸陀螺儀的瞬時(shí)角度，就可以使系統(tǒng)數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定。加速度測(cè)量的是重力方向，在無(wú)外力加速度的情況下，能準(zhǔn)確輸出ROLL/PITCH兩軸姿態(tài)角度 并且此角度不會(huì)有累積誤差，在更長(zhǎng)的時(shí)間尺度內(nèi)都是準(zhǔn)確的。但是加速度傳感器測(cè)角度的缺點(diǎn)是加速度傳感器實(shí)際上是用MEMS技術(shù)檢測(cè)慣性力造成的微小形變，而慣性力與重力本質(zhì)是一樣的,所以加速度計(jì)就不會(huì)區(qū)分重力加速度與外力加速度，當(dāng)系統(tǒng)在三維空間做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的輸出就不正確了。

陀螺儀輸出角速度，是瞬時(shí)量，角速度在姿態(tài)平衡上是不能直接使用， 需要角速度與時(shí)間積分計(jì)算角度，得到的角度變化量與初始角度相加，就得到目標(biāo)角度，其中積分時(shí)間Dt越小，輸出角度越精確,但陀螺儀的原理決定了它的測(cè)量基準(zhǔn)是自身，并沒(méi)有系統(tǒng)外的絕對(duì)參照物，加上Dt是不可能無(wú)限小,所以積分的累積誤差會(huì)隨著時(shí)間流逝迅速增加，最終導(dǎo)致輸出角度與實(shí)際不符，所以陀螺儀只能工作在相對(duì)較短的時(shí)間尺度內(nèi)。

所以在沒(méi)有其它參照物的基礎(chǔ)上，要得到較為真實(shí)的姿態(tài)角，就要利用加權(quán)算法揚(yáng)長(zhǎng)避短，結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)，擯棄其各自缺點(diǎn),設(shè)計(jì)算法在短時(shí)間尺度內(nèi)增加陀螺儀的權(quán)值，在更長(zhǎng)時(shí)間尺度內(nèi)增加加速度權(quán)值，這樣系統(tǒng)輸出角度就接近真實(shí)值了.

2、技術(shù)原理

MIN-900-2微型陀螺測(cè)量系統(tǒng)由三個(gè)方向的磁傳感器、三個(gè)方向的角速率傳感器、三個(gè)方向的加速度傳感器和信號(hào)處理單元組成，通過(guò)磁傳感器和加速度傳感器解算載體的三維靜態(tài)角度，利用角速度值濾波處理靜態(tài)角度，同時(shí)運(yùn)用靜態(tài)角度數(shù)據(jù)抑制陀螺漂移，使系統(tǒng)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的輸出在地球坐標(biāo)系下載體在空間中的姿態(tài)角。

三軸地磁解耦如果只用三軸加速度計(jì)，受外力加速度影響很大，在運(yùn)動(dòng)/振動(dòng)等環(huán)境中，輸出方向角誤差較大 ,而且實(shí)時(shí)性較差,幾乎無(wú)法跟隨動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)的載體,完整的解決方案是利用陀螺儀測(cè)量角速度動(dòng)態(tài)測(cè)量載體運(yùn)動(dòng)變化,用靜態(tài)測(cè)量角度補(bǔ)償陀螺漂移。

3、系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

4、應(yīng)用范圍

應(yīng)用于無(wú)人航空器及車(chē)輛的導(dǎo)航、姿態(tài)測(cè)量、各種跟蹤和穩(wěn)定系統(tǒng)、姿態(tài)參考、船舶姿態(tài)的動(dòng)態(tài)測(cè)量、機(jī)器人應(yīng)用、機(jī)器及制造業(yè)。

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