基于MEMS組合模塊的姿態(tài)檢測系統(tǒng)設計

這是加速度計在動態(tài)和靜態(tài)時的原始信號輸出對比，可見加速度計的動態(tài)輸出由于存在高頻干擾，致使輸出數(shù)據(jù)完全不能準確地反映真實的姿態(tài)值。被測平臺發(fā)生傾斜時采集的加速度計和陀螺儀的原始信號值如圖6所示?？梢钥闯觯?．6 s之前被測平臺沒有受到震動干擾，此時加速度計的輸出信號振幅較小。在1．6 s之后，被測平臺受到震動干擾，加速度計的輸出信號受到嚴重干擾，而陀螺儀的輸出信號幾乎不受震動干擾。

數(shù)據(jù)融合結(jié)果如圖7所示。其中，加速度計曲線是通過對加速度計原始信號計算得到的角度值，可見依然波動較大。陀螺儀曲線是通過對陀螺儀的輸出角速度值進行積分運算所得的角度值。數(shù)據(jù)融合曲線是通過文中構(gòu)造的數(shù)據(jù)融合模型進行解算得到的角度值。

由圖7可以看出，由單一的加速度計得出的角度值波動很大，不能準確反映真實值。由單一的陀螺儀經(jīng)過積分運算得到的角度值雖然沒有波動，但隨著時間的增大，產(chǎn)生的積分累積效應將非常嚴重。從0 s到10 s，陀螺儀產(chǎn)生的積分累積偏差接近了50°，并以平均5°／s的速度加速擴大。這也是不能單獨使用陀螺儀進行平臺姿態(tài)檢測的原因。而經(jīng)過數(shù)據(jù)融合處理后得到的角度值，既克服了加速度計動態(tài)性能差的缺點，又很好地補償了陀螺儀的積分飄移。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)
3．1 硬件設計
在電路板設計之初，需要根據(jù)加速度計、陀螺儀的敏感軸方向確定傳感器的安裝位置和角度。陀螺儀和加速度計應安裝在較近的位置，盡量減少兩傳感器的外部環(huán)境差異，這有利于減少后期數(shù)據(jù)處理的誤差。在平臺剛性接觸面是否采取防震處理，如加入防震墊片等措施，這對于傳感器的輸出有很大影響，尤其是對加速度計的影響尤為突出。