硬件购买与测量原理(一)

2020.1.19王韬

今天逛淘宝买陀螺仪加速度IMU模块,经过细心比对,我发现选择JY61P作为我们的姿态角度测量模块比较合适,相比901是由磁场解算出来的z轴方向角,61P的z轴是通过积分结算而得。
虽然可能会产生漂移,但是我们小车只需测量角度,也就是一个维度的角,其他两个轴出现问题的状况很少,应该问题不大

测量原理

加速度计

加速度计可以准确测量某个角度,通过测量重力加速度在当前方向上的分量解算出当前角度。这种方法被广泛地应用于手机、笔记本电脑和游戏手柄中。但是外界振动或者角度的突然变化等会导致加速度的突变,测量出的角度信号会出现“尖峰”。对于我们的Segway小车项目,角度与运行速度密切相关,出现振动(遇上崎岖路面),可能使速度失控,从而引发事故大幅降低安全性,因此引入陀螺仪。

陀螺仪

陀螺仪测量的是角度变化的快慢,也就是角速度。利用微元再积分思想,通过陀螺仪测量的(角速度*循环时间)=角度,即可解算出旋转的位置。美中不足的是,这样的角度信号较为平滑,但会出现零漂,需要角度的参考位置来修正,故将陀螺仪和加速度计两者配合使用

陀螺仪的零漂

组合起来

将陀螺仪和加速度计组合起来的时候需要将两者的测量值加权求平均。由于加速度计测量会出现尖峰脉冲不可靠,只是用来提供参考与校正,所以权值较小只有0.02

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