九軸姿態(tài)傳感器的介紹和應(yīng)用

姿態(tài)傳感器是基于MEMS技術(shù)的高性能三維運(yùn)動(dòng)姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)。它包含三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)，三軸電子羅盤(pán)等運(yùn)動(dòng)傳感器，通過(guò)內(nèi)嵌的低功耗ARM處理器得到經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)娜S姿態(tài)與方位等數(shù)據(jù)。利用基于四元數(shù)的三維算法和特殊數(shù)據(jù)融合技術(shù)，實(shí)時(shí)輸出以四元數(shù)、歐拉角表示的零漂移三維姿態(tài)方位數(shù)據(jù)。

姿態(tài)傳感器內(nèi)部采用高分辨力差分數(shù)模轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置自動(dòng)補(bǔ)償和濾波算法，最大程度減小了環(huán)境變化引起的誤差。把靜態(tài)重力場(chǎng)的變化轉(zhuǎn)換成傾角變化，通過(guò)數(shù)字方式直接輸出當(dāng)前的橫滾角和俯仰角，產(chǎn)品安裝方便、使用簡(jiǎn)單、體積小、抗外界電磁干擾、承受振動(dòng)沖擊能力強(qiáng)。

姿態(tài)傳感器通過(guò)采集傳感器的數(shù)據(jù)，融合卡拉曼濾波，輸出實(shí)時(shí)的姿態(tài)數(shù)據(jù)。由于采用三軸加速度計(jì)和三軸磁傳感器輔助陀螺以及溫度補(bǔ)償?shù)乃惴夹g(shù)，使得該產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)全姿態(tài)優(yōu)異的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性。該產(chǎn)品不僅能輸出姿態(tài)數(shù)據(jù)，還能輸出三軸加速度計(jì)，三軸陀螺儀以經(jīng)三軸磁場(chǎng)9軸數(shù)據(jù)，適用各種應(yīng)用平臺(tái)。

如下圖所示為系統(tǒng)硬件總框圖

?主要分為電源模塊、單片機(jī)模塊、磁傳感模塊、加速度傳感模塊和RS-232接口模塊。

?實(shí)體電路板示意圖如上圖所示。

如下圖所示為系統(tǒng)軟件總框架圖

?主要可以分為初始化、采集、通信、解析、輸出等幾個(gè)環(huán)節(jié)，產(chǎn)品配套有成熟的上位機(jī)軟件可以很簡(jiǎn)便地直接使用，并且可以根據(jù)需求進(jìn)行功能或界面的修改。

姿態(tài)傳感器可廣泛應(yīng)用于航模無(wú)人機(jī)，機(jī)器人，天線(xiàn)云臺(tái)，聚光太陽(yáng)能，地面及水下設(shè)備，虛擬現(xiàn)實(shí)，人體運(yùn)動(dòng)分析等需要低成本、高動(dòng)態(tài)三維姿態(tài)測(cè)量的產(chǎn)品設(shè)備中。