三軸慣性傳感器ADISl6355在姿態(tài)檢測(cè)中的應(yīng)用

摘要：介紹了ADI公司的三軸慣性測(cè)量傳感器ADISl6355的功能、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)?；赟TM32F103VB單片機(jī)設(shè)計(jì)了硬件電路，對(duì)該傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)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(jì)算機(jī)。使用該電路對(duì)四軸飛行器姿態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用兩種不同的方法實(shí)現(xiàn)了飛行器姿態(tài)的估計(jì)。
關(guān)鍵詞：ADISl6355；四軸飛行器；姿態(tài)檢測(cè)

引言
四軸飛行器是一種具有4個(gè)對(duì)稱旋翼的直升機(jī)，具有垂直起降、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操縱方便、機(jī)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn)。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(jī)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(shí)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(cè)是姿態(tài)控制的關(guān)鍵，姿態(tài)檢測(cè)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(cè)量傳感器ADISl6355是一個(gè)由三軸陀螺和三軸加速度計(jì)組成的慣性感應(yīng)系統(tǒng)。它能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)運(yùn)動(dòng)物體繞三個(gè)軸向的角速度和線加速度，在導(dǎo)航與控制、平臺(tái)穩(wěn)定、運(yùn)動(dòng)控制、圖像穩(wěn)定、機(jī)器人等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。本文利用ST公司的STM32F103VB單片機(jī)對(duì)ADISl6355的數(shù)據(jù)進(jìn)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(jì)算機(jī)，并對(duì)四軸飛行器的姿態(tài)進(jìn)行了估計(jì)與分析。

1 慣性測(cè)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(zhǔn)、SPI接口輸出的六自由度慣性測(cè)量傳感器，出廠前已經(jīng)對(duì)產(chǎn)品的零偏和靈敏度進(jìn)行了全溫校準(zhǔn)。ADISl6355具有三軸陀螺和三軸加速度計(jì)。三軸陀螺和加速度計(jì)具有14位分辨率，陀螺的測(cè)量范圍可配置為±75°／s、±150°／s、±300°／s，加速度計(jì)的測(cè)量范圍為±10g，傳感器帶寬達(dá)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(jī)游走為4．2°／s，適于精度要求較高的應(yīng)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(hào)的采集、校準(zhǔn)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(gè)角速率信號(hào)、3個(gè)線加速度計(jì)信號(hào)、3個(gè)溫度傳感器信號(hào)和電源電壓信號(hào)。