三轴加速度计/重力传感器
概述
加速度计(Accelerometer)也称为重力传感器,它可以测量物体的加速度或重力的大小和方向,是大多数惯性导航系统中使用的传感器类型之一。许多平板电脑和智能手机也都使用了加速度计,因此可以根据用户握住 设备的方向自动在屏幕的纵向和横向模式之间切换。
注意,加速度计测量的是加速度,而不是速度。如果你很久没有处理过物体的物理特性,那么你可能需要复习一下,加速度的 SI 单位是 m/s²(即:米/秒的平方)。1m/s² 的值意味着每多过一秒,物体的速度就会增加1米/秒。
如今,大多数加速度计都能够测量三轴加速度,因此被称为三轴加速度计。三轴加速度计可以测量 x、y 和 z 轴的加速度。如果要测量较小的加速度或振动,则使用小范围的三轴加速度计更为方便,因为它们提供了必要的灵敏度。
虽然加速度计并不能直接测量速度,但通过跟踪加速度的大小,以及持续时间的长短,INS 可以很容易地通过将加速度乘以时间来计算出速度是多少。
例如,如果它在5秒内看到 2.5m/s² 的加速度,并假设初始速度为 0m/s,那么现在 INS 的速度就是 12.5m/s(2.5m/s² × 5s = 12.5m/s)。
显然,距离也是可以计算的。可以用 s=0.5×at² 公式来计算。(其中,s 为距离,a 为加速度,t 为时间)
注:惯性导航系统(INS,全称 Inertial Navigation System)包括一个 IMU(惯性测量单元)或 IRU(惯性参考单元),以及一台导航计算机。
加速度
你无疑听过牛顿爵士的名字,还记得他写过一些运动定律。牛顿的第一条定律告诉我们,除非有某种力量作用在物体上,否则它将保持完全静止,或者以同样的速度继续运动。换句话说,要想让物体运动,或者改变它的速度,我们需要施加一个力。他的第二条规则描述了物体的加速度如何与作用在它身上的力和物体的质量有关。它可以总结为: