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數(shù)據(jù)融合加速度計(jì) 加速度計(jì)，就是測(cè)量物體加速度的。 為了方便理解，我將加速度分為兩種：由地球引力產(chǎn)生的重力加速度，只要地球還在，重力就不會(huì)消失；由物體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的運(yùn)功加速度，根據(jù)牛二定理，只要有外力作用，便產(chǎn)生加速度。加速度傳感器測(cè)量的是這個(gè)加速度的總和。物體靜止加速度計(jì)測(cè)量的就是重力加速度。 給出一個(gè)“小球-盒子”模型，將重力加速度看成一個(gè)實(shí)體黑色“小球”，加速計(jì)就看成“盒子”。當(dāng)物體失重時(shí)，盒子不受重力。 圖1 失重狀態(tài) 物體放在水平面地面上時(shí)，僅Z軸受重力。 圖2 水平地面放置 當(dāng)物體右傾斜放45°放在地上時(shí)， X軸和Z軸受重力的分力。 圖3 傾斜45°放置 根據(jù)加速度計(jì)的各軸受重力分量可以計(jì)算出物體的傾角（也即俯仰Pitch和橫滾Roll角）。但當(dāng)物體有外力作用時(shí)，各個(gè)軸受的是重力+未知外力，計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確。 圖4 加速度計(jì)易受干擾 人為增加一個(gè)運(yùn)動(dòng)加速度后計(jì)算的傾角就誤差很大了（圖中紅色圈粗糙部分）。 陀螺儀陀螺儀是測(cè)量角速度（或者角速率）的傳感器，我們常說電機(jī)10轉(zhuǎn)/秒，寫成dep/s，陀螺儀測(cè)量的就是它了。要獲得角度，就需要對(duì)角速度進(jìn)行積分Angle= 。Angle是帶有正負(fù)的，正值表示按正向旋轉(zhuǎn)，負(fù)值表示按負(fù)向旋轉(zhuǎn)。例如MPU6050的正負(fù)方向如下圖所示。 圖5 MPU6050 通過陀螺儀可以求出物體繞某個(gè)軸旋轉(zhuǎn)的角度，也即姿態(tài)角。但是陀螺儀存在零漂，當(dāng)物體靜止時(shí)，陀螺儀傳感器輸出的誤差會(huì)因積分累積而越來越大。如下圖6所示。 圖6 陀螺儀的角度漂移 數(shù)據(jù)融合IMU結(jié)合加速度計(jì)和陀螺儀特性，我們可以采用滑動(dòng)濾波、卡爾曼濾波、互補(bǔ)濾波和四元數(shù)等進(jìn)行數(shù)據(jù)融合可以得到穩(wěn)定、低延時(shí)、高精度且無漂移姿態(tài)數(shù)據(jù)。如圖7所示，黃、紅和藍(lán)代表x、y和z軸姿態(tài)角變化。 圖7 四元數(shù)姿態(tài)解算 數(shù)據(jù)融合IMU作為一個(gè)獨(dú)立篇章來講解。詳情請(qǐng)看下一章---數(shù)據(jù)融合
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