三軸慣性傳感器ADISl6355在姿態(tài)檢測中的應用

摘要：介紹了ADI公司的三軸慣性測量傳感器ADISl6355的功能、結(jié)構(gòu)和特點。基于STM32F103VB單片機設(shè)計了硬件電路，對該傳感器數(shù)據(jù)進行采集，并利用無線數(shù)據(jù)傳輸模塊把數(shù)據(jù)發(fā)送回計算機。使用該電路對四軸飛行器姿態(tài)進行檢測，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，利用兩種不同的方法實現(xiàn)了飛行器姿態(tài)的估計。
關(guān)鍵詞：ADISl6355；四軸飛行器；姿態(tài)檢測

引言
四軸飛行器是一種具有4個對稱旋翼的直升機，具有垂直起降、結(jié)構(gòu)簡單、操縱方便、機動靈活等優(yōu)點。隨著傳感器技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展，尤其是微電子和微機械技術(shù)的逐步成熟，使四軸飛行器的自主飛行控制得以實現(xiàn)。姿態(tài)控制是四軸飛行器飛行控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，而姿態(tài)的檢測是姿態(tài)控制的關(guān)鍵，姿態(tài)檢測的精確程度直接決定了姿態(tài)控制的效果。ADI公司的三軸慣性測量傳感器ADISl6355是一個由三軸陀螺和三軸加速度計組成的慣性感應系統(tǒng)。它能夠準確地檢測運動物體繞三個軸向的角速度和線加速度，在導航與控制、平臺穩(wěn)定、運動控制、圖像穩(wěn)定、機器人等領(lǐng)域有著廣泛的應用。本文利用ST公司的STM32F103VB單片機對ADISl6355的數(shù)據(jù)進行采集，通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊把傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送回計算機，并對四軸飛行器的姿態(tài)進行了估計與分析。

1 慣性測量傳感器ADISl6355
ADISl6355是ADI公司推出的一款具有-40～85℃溫度范圍內(nèi)校準、SPI接口輸出的六自由度慣性測量傳感器，出廠前已經(jīng)對產(chǎn)品的零偏和靈敏度進行了全溫校準。ADISl6355具有三軸陀螺和三軸加速度計。三軸陀螺和加速度計具有14位分辨率，陀螺的測量范圍可配置為±75°／s、±150°／s、±300°／s，加速度計的測量范圍為±10g，傳感器帶寬達350 Hz。ADISl6355的輸出零偏穩(wěn)定性為0．015°／s，溫度系數(shù)為0．008(°／s)／℃，角度隨機游走為4．2°／s，適于精度要求較高的應用。ADISl6355的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。傳感器內(nèi)部完成了信號的采集、校準與濾波處理，具有自檢功能，還有1路ADC輸入、1路DAC輸出和2路數(shù)字I／O。SPI接口能夠輸出3個角速率信號、3個線加速度計信號、3個溫度傳感器信號和電源電壓信號。