加速度計與陀螺儀知識講解,無人機愛好者最喜歡了解的知識
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加速度計與陀螺儀
這些是飛行控制單元中最重要的兩個傳感器,它們測量無人機的姿態角度與旋轉速率,並保持無人機的穩定。
加速度計實際上是一個很小的測量重力的器件。
多數現代的加速度計晶片上都包含有3個加速度測量單元,分別測量無人機所有3個軸(即X軸、Y軸、Z軸)的加速度。
通過將這3個加速度測量單元的測量結果進行綜合處理,即可獲得當前無人機的姿態角度。
例如,如果無人機處於水平狀態,Z軸的測量值就與重力值子相同,而X軸和Y軸的數值則是0。
同樣的,陀螺儀測量加速度或旋轉角速度計,和加速度計一樣,多數的陀螺儀晶片能夠測量所有的3個軸。
有些廠商整合到一個晶片中,在智慧型手機中我們也能找到同樣的加速度計和陀螺儀晶片。
但在實際應用中,陀螺儀會隨著時間的推移而發生漂移,而且由於在無人機轉彎時,加速度計的測量會失真(由於離心力的作用),因此要對無人機真實的姿態角度保持持續的跟蹤還存在著一定的難度。
為此,自動駕駛儀的開發者們沒有去探究深奧的數學原理,他們使用了一些非常神奇的竅門來估算誤差並加以修正。
有些自動駕駛儀還能綜合來自其它傳感器如GPS,氣壓計和羅盤的信息,以獲得更加精確的測量結果。
這一過程稱為傳感器融合,然而
,在可接受的程度上估算無人機飛行中的姿態角度所需最少數量的傳感器,就是加速度計和陀螺儀。
當你第一次設置飛行控制器時,需要對加速度計進行校準,因為在製造和運輸過程中可能會使得傳感器產生一定程度的偏移量。
也就是說當你的自動駕駛儀處於水平位置時,它卻可能測量出是有些傾斜的,標準的過程可通過軟體對這個輕微的偏移進行修正,這也是一項非常基本的要求。
為了得到最佳的結果,在校準過程中,你應當使用起泡水平儀以確保在校準傳感器時,自動駕駛儀處於精準的水平狀態。
當你成功的進行了加速度計的校準之後。
便不需要再次進行校準,除非你對飛行控制器上的固件進行了升級。
當你在飛行前給無人機上電時,要確保無人機不能移動,這一點非常重要,以便加速度計和陀螺儀傳感器能夠得到初始化,從而獲得最佳的性能。
有時候,如果你在某個移動的平台如船上給無人機上電,這會造成初始化時產生一些偏差。
這種情況下可能也能飛,因為自動駕駛儀會使用其它的傳感器(如GPS)信息去保持無人機的穩定,但為了獲得最佳的性能,你在給無人機上電進行初始化時,最好還是要確保其處於完全靜止狀態。
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