陀螺仪,加速度传感器和磁场传感器在四轴中的作用

圆点博士跟我学

本帖最后由圆点博士于 2013-6-21 18:48 编辑

加速度传感器和磁场传感器在四轴中的作用

大家接触圆点博士微型四轴飞行器的时候，肯定在问，这些传感器起什么作用呢。简单概括下：
1）陀螺仪是用来测量角速度的，其反映的是自身角度的变化。
2) 加速度传感器的主要作用是利用重力效应给小四轴提供一个水平基准。
3）磁场传感器的主要作用是利用地球南北极磁力给小四轴提供一个方向基准

用陀螺仪，通过积分的方法（角速度X时间）我们可以知道小四轴在某一段时间内的姿态变化。比如转圈(YAW)，即所谓的偏航，比如前后翻滚（PITCH)和左右翻滚(ROLL),

但是由于陀螺仪的积分误差，由于缺乏外部参考，随着时间的推移，它自认为自己是水平的，也没有偏航，但是其实已经发生倾斜和偏航。那如何来解决这个问题呢？很简单，给陀螺仪加上绝对的水平和航向参考。

1）添加绝对的水平参考就是使用加速度计，通过测量重力加速度数值，我们可以知道小四轴是不是保持在水平状态。加速度计给小四轴的水平悬停提供了基础。

2）在小四轴中，因为小四轴比较小，电机转动过程中所产生的磁场干扰会给磁场传感器带来误判。那么磁场传感器是不是必须的呢。如果没有磁场传感器，会导致什么现象出现呢？

在圆点博士微型四轴飞行器中，我们没有直接提供磁场传感器，而只是预留了接口给大家自行扩充。当不使用磁场传感器的时候，由于陀螺仪自身的偏差，我们会看到小四轴会缓慢自我旋转。按照理论计算，在陀螺仪充分校准的前提下，可能1分钟会转几度左右。

下面我们来总结不使用磁场传感器的优缺点：
1）在小四轴中，不使用磁场传感器，小四轴在悬停的时候，会稍稍自我旋转，即所谓偏航。
2）在小四轴中，如果使用磁场传感器，因为电机的干扰，有可能使得磁场传感器的数据失灵，而导致小四轴的快速乱转

所以，在小四轴中，只采用陀螺仪和加速度计是可以达到我们想要的飞行效果的。如果做大四轴，需要航拍的话，那磁场传感器还是很有必要的。

圆点博士微型四轴飞行器的设计中就使用了集成三轴陀螺仪和三轴加速度计的MPU6050. 预留了I2C接口，用以连接外部的磁场传感器模块。下一节，楼主会给大家讲解如何连接外部磁场传感器，和如何观察磁场传感器对航偏的影响。。。。

大家千万记得常来啊。。。。