您当前的位置: 首页 >  无人机

无人机中的IMU单元(MEMS 三轴加速计、三轴陀螺仪、三轴磁力计)

发布时间:2020-12-10 07:00:00 ,浏览量:1

点击上方“3D视觉工坊”,选择“星标”

干货第一时间送达

作者丨autotian@CSDN

编辑丨古月居

三轴加速度计

(1)测量比力

三轴加速度计是一种惯性传感器,能够测量物体的比力,即去掉重力后的整体加速度或者单位质量上作用的非引力。当加速度计保持静止时,加速度计能够感知重力加速度,而整体加速度为零。在自由落体运动中,整体加速度就是重力加速度,但加速度计内部处于失重状态,而此时三轴加速度计输出为零。

(2)测量角度

三轴加速度计的原理能够用来测量角度。直观地,如图所示,弹簧压缩量由加速度计与地面的角度决定。比力能够通过弹簧压缩长度来测量。因此在没有外力作用的情况下,加速度计能够精确地测量俯仰角和滚转角,且没有累积误差。

MEMS三轴加速度计是采用压阻式、压电式和电容式工作原理,产生的比力(压力或者位移)分别正比于电阻、电压和电容的变化。这些变化可以通过相应的放大和滤波电路进行采集。该传感器的缺点是受振动影响较大。

介于其测量角度的工作原理三轴加速度计无法测量偏航角

可测量俯仰角和横滚角

三轴陀螺仪

作用:用于无人机中的角速度及对角速度积分后角度的计算

原理:理解三轴陀螺仪的原理首先要知道科里奥利力

科里奥利力

当一个质点相对于惯性系做直线运动时,因为质点自身惯性,它相对于旋转体系,其轨迹是一条曲线。立足于旋转体系,我们认为有一个力驱使质点运动轨迹形成曲线。科氏力就是对这种偏移的一种描述,表示为

即本来直线的运动当放在一个旋转体系中直线轨迹会发生偏移,而实际上并直线运动的问题并未受到力的作用,设立这样一个虚拟的力称为科里奥利力。

由此我们在陀螺仪中,选用两块物体,他们处于不断的运动中,并令他们运动的相位相差-180度,即两个质量块运动速度方向相反,而大小相同。它们产生的科氏力相反,从而压迫两块对应的电容板移动,产生电容差分变化。电容的变化正比于旋转角速度。由电容即可得到旋转角度变化。

三轴磁力计

磁力计能提供装置在XYZ各轴所承受磁场的数据,接着相关数据会汇入微控制器的运算法,以提供磁北极相关的航向角,利用这些信息可侦测地理方位。

磁力仪是采用三个互相垂直的磁阻传感器,每个轴向上的传感器检测在该方向上的地磁场强度。

上图为一种采用具有晶体结构的合金材料。它们对外界的磁场很敏感,磁场的强弱变化会导致磁阻传感器电阻值发生变化。

另外三轴磁力计还可以采用洛伦兹力原理,电流流过磁场产生力,从而驱动电容等变化。

本文仅做学术分享,如有侵权,请联系删文。

下载1

在「3D视觉工坊」公众号后台回复:3D视觉,即可下载 3D视觉相关资料干货,涉及相机标定、三维重建、立体视觉、SLAM、深度学习、点云后处理、多视图几何等方向。

下载2

在「3D视觉工坊」公众号后台回复:3D视觉github资源汇总,即可下载包括结构光、标定源码、缺陷检测源码、深度估计与深度补全源码、点云处理相关源码、立体匹配源码、单目、双目3D检测、基于点云的3D检测、6D姿态估计源码汇总等。

下载3

在「3D视觉工坊」公众号后台回复:相机标定,即可下载独家相机标定学习课件与视频网址;后台回复:立体匹配,即可下载独家立体匹配学习课件与视频网址。

重磅!3DCVer-学术论文写作投稿 交流群已成立

扫码添加小助手微信,可申请加入3D视觉工坊-学术论文写作与投稿 微信交流群,旨在交流顶会、顶刊、SCI、EI等写作与投稿事宜。

同时也可申请加入我们的细分方向交流群,目前主要有3D视觉、CV&深度学习、SLAM、三维重建、点云后处理、自动驾驶、CV入门、三维测量、VR/AR、3D人脸识别、医疗影像、缺陷检测、行人重识别、目标跟踪、视觉产品落地、视觉竞赛、车牌识别、硬件选型、学术交流、求职交流、ORB-SLAM系列源码交流、深度估计等微信群。

一定要备注:研究方向+学校/公司+昵称,例如:”3D视觉 + 上海交大 + 静静“。请按照格式备注,可快速被通过且邀请进群。原创投稿也请联系。

▲长按加微信群或投稿

▲长按关注公众号

3D视觉从入门到精通知识星球:针对3D视觉领域的知识点汇总、入门进阶学习路线、最新paper分享、疑问解答四个方面进行深耕,更有各类大厂的算法工程人员进行技术指导。与此同时,星球将联合知名企业发布3D视觉相关算法开发岗位以及项目对接信息,打造成集技术与就业为一体的铁杆粉丝聚集区,近2000星球成员为创造更好的AI世界共同进步,知识星球入口:

学习3D视觉核心技术,扫描查看介绍,3天内无条件退款

 圈里有高质量教程资料、可答疑解惑、助你高效解决问题

觉得有用,麻烦给个赞和在看~  

关注
打赏
1688896170
查看更多评论

暂无认证

  • 1浏览

    0关注

    106366博文

    0收益

  • 0浏览

    0点赞

    0打赏

    0留言

私信
关注
热门博文
立即登录/注册

微信扫码登录

0.0472s