基于ADISl6355 MEMS的慣性測量組件系統(tǒng)設計

摘要：首先簡介ADISl6355AMLZ型MEMS的原理、構成及應用。在此基礎上，搭建一個硬件平臺，采用內(nèi)置USB控制器的AT89C513lA型單片機作為主控制器，控制ADISl6355AMLZ并采集、存儲數(shù)據(jù)。并對慣性測量組件系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集設計。經(jīng)測試，該系統(tǒng)達到了預期設計要求。
關鍵詞：ADISl6355AMLZ；USB；AT89C513lA；慣性測量組件

運動目標跟蹤測量、視頻監(jiān)控等各種實時測量系統(tǒng)在工業(yè)、生活中應用日益廣泛。然而在這些系統(tǒng)中存在一個共同問題；如何保持攝像機的穩(wěn)定，處理在跟蹤過程中攝像機出現(xiàn)的抖動。傳統(tǒng)的方法是采用預先建立的數(shù)學模型在后期進行算法處理來糾正攝像機出現(xiàn)的抖動誤差，然而這種情況下要求建立的數(shù)學模型相當可靠，而實際處理產(chǎn)生的誤差也較大，雖然個別系統(tǒng)也采用慣性測量組件，但大都功能單一、精度較低。這里主要針對ADI公司生產(chǎn)的ADISl6355AMLZ在攝像穩(wěn)定中的作用，設計一個高精度的慣性測量組件系統(tǒng)。將其應用在需要攝像穩(wěn)定的跟蹤、監(jiān)控攝像機上，可以準確記錄出現(xiàn)的抖動誤差，有效提高測量精確度。

1 ADISl6355AMLZ概述
1．1 ADISl6355AMLZ的基本原理
ADISl6355AMLZ是ADI公司生產(chǎn)的一款數(shù)字輸出、全溫校準的高性能、微慣性測量系統(tǒng)。其輸出為SPI串行接口，提供3個角速率信號、3個線加速度計信號、溫度傳感器信號、電源電壓信號和1個輔助的模擬輸入。ADISl6355AMLZ是一種微機械陀螺儀，屬于振動陀螺儀VG(Vibrat-ory Gymscope)。振動陀螺儀的基本工作原理都是產(chǎn)生并檢測哥氏加速度，即利用哥氏效應使陀螺的2個振動模態(tài)間產(chǎn)生能量轉換。哥氏加速度在旋轉坐標系中表征加速度，與旋轉坐標系的旋轉速率成比例。
1．2 ADISl6355AMLZ的基本構成
ADISl6355AMLZ是ADI公司MEMS器件ADISl635X系列的角速度、加速度測量傳感器，其核心傳感器部件均采用iMEMs技術，屬于利用哥氏效應的振動陀螺儀。輸出零偏穩(wěn)定性為O．015(°)／s，角度隨機游走為4．2(°)／s，而其溫度系數(shù)則為O．008(°)／s／℃，因此適用于角度精度要求較高的場合。ADISl6355AMLZ提供一個串行外部接口SPI，可對器件進行配置，獲得運行狀態(tài)與測量結果等；對外部供電要求不高，內(nèi)部自帶高精度穩(wěn)壓電路，外圍電路較少。

2 慣性測量組件系統(tǒng)設計
這里主要利用ADISl6355AMLZ在攝像穩(wěn)定方面的重要作用，可有效校正攝像機在跟蹤運動目標過程中由于抖動而產(chǎn)生的誤差，并能較好解決在跟蹤過程中運動目標在攝像機視場中丟失的問題，與傳統(tǒng)的根據(jù)已建立的數(shù)學模型來處理目標丟失現(xiàn)象相比，準確度較高。