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近兩年，伴隨傳感器技術(shù)的發(fā)展，消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域逐漸成為行業(yè)熱門(mén)。除了火熱的可穿戴設(shè)備外，無(wú)人機(jī)在最近兩年的發(fā)展勢(shì)頭也不可小覷。而在無(wú)人飛行器的飛機(jī)姿態(tài)控制這一重要應(yīng)用上，以MEMS加速度傳感器、MEMS陀螺儀為主的傳感類(lèi)硬件的應(yīng)用可謂是大放異彩。

加速傳感器是測(cè)量空間中各方向加速度的。它利用一個(gè)“重力塊”的慣性，傳感器在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，“重力塊”會(huì)對(duì)X、Y、Z方向（前后左右上下）產(chǎn)生壓力，再利用一種壓電晶體，把這種壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，隨著運(yùn)動(dòng)的變化，各方向壓力不同，電信號(hào)也在變化，從而判斷通過(guò)重力加速度在不同軸向上的分量來(lái)判斷傾角。同時(shí)，它沒(méi)有積分誤差，所以加速度傳感器在相對(duì)靜止的條件下，可以有效校正陀螺儀的誤差。但在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，加速度傳感器輸出的可信度就要下降，因?yàn)樗鼫y(cè)量的是重力和外力的合力。 例如，安裝在60度橫滾角飛機(jī)上的三軸加速度計(jì)會(huì)測(cè)得2G的垂直加速度值，而事實(shí)上飛機(jī)相對(duì)地區(qū)表面是60度的傾角。因此，單獨(dú)使用加速度計(jì)無(wú)法使飛機(jī)保 持一個(gè)固定的航向。

陀螺儀測(cè)量機(jī)體圍繞某個(gè)軸向的旋轉(zhuǎn)角速率值。使用陀螺儀測(cè)量飛機(jī)機(jī)體軸向的旋轉(zhuǎn)角速率時(shí)，如果飛機(jī)在旋轉(zhuǎn)，測(cè)得的值為非零值，飛機(jī)不旋轉(zhuǎn)時(shí)，測(cè)量的值為零。因此，在60度橫滾角的飛機(jī)上的陀螺儀測(cè)得的橫滾角速率值為零，同樣在飛機(jī)做水平直線(xiàn)飛行時(shí)，角速率值為零。可以通過(guò)角速率值的時(shí)間積分來(lái)估計(jì)當(dāng)前的橫滾角度，前提是沒(méi)有誤差的累積。陀螺儀測(cè)量的值會(huì)隨時(shí)間漂移，經(jīng)過(guò)幾分鐘甚至幾秒鐘定會(huì)累積出額外的誤差來(lái)，而最終會(huì)導(dǎo)致對(duì)飛機(jī)當(dāng)前相對(duì)水平 面橫滾角度完全錯(cuò)誤的認(rèn)知。因此，單獨(dú)使用陀螺儀也無(wú)法保持飛機(jī)的特定航向。

目前，無(wú)人機(jī)在應(yīng)用中的較常見(jiàn)算法，就是利用互補(bǔ)濾波，即結(jié)合加速度傳感器和陀螺儀的輸出，來(lái)算出角度變化。