加速(sù)度计用于测量加速度。借助一个三轴(zhóu)加(jiā)速度计可以测得一个固定平台(tái)相对(duì)地(dì)球表面的运动方向,但(dàn)是一旦平台(tái)运(yùn)动起来,情况就会变得(dé)复杂(zá)的多。如(rú)果(guǒ)平台做(zuò)自由落体,加速度计测得的(de)加速(sù)度值(zhí)为零。如果平台朝某个方(fāng)向做(zuò)加速(sù)度运动,各个轴向加速度值会含有(yǒu)重力产生的(de)加速(sù)度值(zhí),使得无法(fǎ)获得真正的加(jiā)速度值。例如(rú),安装在60度横滚角飞机上(shàng)的三轴加速(sù)度计会测得2G的垂直加(jiā)速度值,而事(shì)实上飞机相对地区表面是60度的倾角。因此,单独使用加速度计无(wú)法使(shǐ)飞机保持一个(gè)固定的航向(xiàng)。
陀螺(luó)仪(yí)测量机体围绕某个轴向的旋(xuán)转角速率值。使(shǐ)用陀螺仪测(cè)量(liàng)飞机机体轴向的(de)旋转角速率(lǜ)时,如(rú)果飞机(jī)在旋(xuán)转,测得的值为非零(líng)值(zhí),飞机不(bú)旋转时,测(cè)量的值(zhí)为零。因此,在60度横滚角(jiǎo)的飞机上的陀螺仪测得(dé)的(de)横滚(gǔn)角速率值为零,同样在飞机做(zuò)水平直线飞行时(shí),角速率值为零。可以通过角速率(lǜ)值的时间(jiān)积分(fèn)来估计当(dāng)前的(de)横滚角度,前提是没有误(wù)差的累积。陀螺仪测量的值会随(suí)时间漂移,经过(guò)几分钟甚(shèn)至几秒钟定会累积出额外的误(wù)差来,而最终(zhōng)会导致对飞(fēi)机当前相对(duì)水平面横滚(gǔn)角度完(wán)全错误的认知。因此,单独使用陀螺仪也(yě)无法(fǎ)保持飞(fēi)机的特(tè)定航向。
一言以蔽之,加速(sù)度计(jì)在较(jiào)长时(shí)间的(de)测量(liàng)值(确定飞(fēi)机航向)是正确的,而在较短时间内由(yóu)于(yú)信(xìn)号噪声的存在,而有误差。陀螺(luó)仪(yí)在较短(duǎn)时间内则比较准确而较长时间则会有与漂移而存有(yǒu)误差。因(yīn)此,需(xū)要两(liǎng)者(相互调整)来确保航向的正确。
即使使用了两者,也只(zhī)可以用于测得(dé)飞(fēi)机的俯仰和横滚角(jiǎo)度。对于偏航角度,由(yóu)于偏航(háng)角和重力方向正交,无法用加速度(dù)计(jì)测量得(dé)到,因(yīn)此还需要采用(yòng)其他设备来校准测(cè)量偏航角度(dù)的陀螺仪的(de)漂移值。校准的设备可以使用磁罗盘计(电子磁罗盘,对磁场变(biàn)化和惯性力敏(mǐn)感)或(huò)者GPS。
GPS数据(jù)更新较慢(1Hz到10Hz),并且短时间内存在误差。可以只用GPS就可在(zài)地磁平稳(wěn)的时间内,在(zài)地面跟踪较为稳定(dìng)和慢速的飞(fēi)行器。
惯性导航单元(IMU)组(zǔ)合(融合)来自两个或以上的传感(gǎn)器(qì)(例如(rú)陀螺(luó)仪、加速度计、磁场(chǎng)计和/或GPS)信息(xī)用于飞机相对地球(qiú)的(de)航向(xiàng)矢(shǐ)量和速度矢(shǐ)量。这种(zhǒng)融(róng)合算法相当(dāng)复(fù)杂,同时还需要(yào)对这些(xiē)电(diàn)子器件(jiàn)固有的(de)测(cè)量噪声(shēng)进行特殊滤波(bō),因此(cǐ)市场(chǎng)上具有还(hái)算(suàn)过得去(qù)的参数,“廉价”的IMU的价格也要 1000至(zhì)5000美元。
红外水平感应辅助(zhù)导航仪(yí)价格(gé)便宜,只要有水平清晰的视觉,它工(gōng)作(zuò)良好。不幸的是,山峰、云层、烟雾(wù)和建筑等会影响其水(shuǐ)平(píng)视觉。
最后,用于(yú)UAV的导航器的设计技巧(设计方案)依赖于使(shǐ)用目(mù)的(de)、经费预(yù)算和(hé)传感器数据融合计算(suàn)、卡(kǎ)尔曼滤波的便(biàn)利性等方面。

咨询航拍服务可加昆明俊鹰无人机飞(fēi)控手老鹰(yīng)的微信laoyingfly |