IMU惯性测量单元学习与初始对准理论知识学习---2

我也刚刚开始学,不合理的地方希望大佬指正 ,么么哒
第一节链接https://blog.csdn.net/xmiien/article/details/107488049
第二节

1、什么是加速度计
加速计(accelerometer)作为一种已经被广泛使用的传感器,主要是通过感知被用于测量设备的“受力情况”来间接得出加速度。加速度计也被称为重力感应器,加速度计通过其测量组件来获得某个轴在实时受力情况,表现为加速度大小以及方向。常见的加速度计通常由质量块阻尼器,弹性元件,敏感元件和其电路组成。常见的加速度传感器包括电容式、压阻式,压电式等。利用一个常见的三轴加速度计就可以测得装置平台相对于地球的大地坐标系的运动方向,一旦平台做自由落体运动,那么加速度计所测得的加速度值都为零。但是,如果经常受到冲击、震动,那么它的精度就会不那么准确。因此,加速度计在短时间内的测量值可信度不高,但从长时间来讲,相比于有零点漂移的陀螺仪,可信度就高多了。通常情况下,三轴加速度比较常见,利用一个三轴加速度计,可以通过数学的方式算得俯仰角Pitch和横摇角Roll。

2、加速度计是怎么工作的
在许多其他文章里,都用小盒子加小球的模型来比喻,这里也依葫芦画个小瓢。

单轴不受力情况
单轴运动

在考虑3轴加速度计前,用单轴加速度计做一下铺垫。单轴加速度计可以想象成一个装有圆球的方盒子
如果这个盒子在太空,或者说是真空不受重力影响时,球就应该处于盒子的正中央。现在用盒子的完全对称的两面来表示三个轴,一个正方形正好有六个面,那么正好表示着X+、X-、Y+、Y-、Z+、Z-六个轴。可以想象的到,如果每个面都可以感受到小球给他带来压力,如果突然把盒子向左或者右移动,那么他就会撞上X+面或X-面。此时X+面或X-面所受到的压力就相当于这个盒子的加速度计值。需要注意的是,加速度计检测到的力的方向和它本身的运动方向是相反的。
单轴受重力

在这样一个模型中,加速度计是间接地通过测量压力来测量加速度值。如果把这样一个模型放在地球上,那么它在地球上受到重力影响,只能测到1g的重力加速度。盒子模型虽然这不是一个加速度计传感器内部的真实构造,但是它得非常充分的说明加速度计的工作原理,即并不是直接测量加速度,而是间接的通过电压、压力等参量来描述加速度值。因为加速度这些现象都是加速度的惯性力所带来的现象。

三轴情况

此时小球同时接触到Z-和X+两个面,如果盒子仅仅是静止的放在的面上,那么Z-和X+就会分别受到大约0.71g的加速度值,即√2g。在上两个例子中分析了盒子在两种情况下受到的加速度值,力矢量保持不变。

3、怎么通过加速度计测量值得出角度值
假设加速度计收到一个加速度R,那么它的三轴分量就分别是Rx,Ry,Rz,也就是R在XYZ轴上的投影。
加速度计比拟
现在加几个角度Azr,Axr,Ayr,就分别可以想象成航向角Heading,横摇角Roll,俯仰角Pitch,他们在空间上分别是R与其在XOZ平面上的投影Rxz,在XOY平面上的投影Rxz的夹角,在YOZ平面上的投影Ryz在这里插入图片描述

那么根据勾股定理。
Ryz2 = Ry2 + Rz2
Rx 与Ryz在同一平面三角形内
tanAyr = Rx/Ryz
Ayr就知道了
绕y轴转为PItch,Roll也如法炮制。
这样算不出Heading的,得用电子罗盘。

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