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如何利用加速度传感器做倾角测量

  加速度传感器的倾角测量非常广泛,无论在手机还是其他的设备,都需要利用到加速度传感器去检测设备的姿态,计算设备的倾角,今天我们就一起讨论如何利用G-sensor去计算设备的倾角。

  其计算原理其实很简单,利用初中物理即可分析出来,其原理就是力的分解,如上图所示,将G-sensor摆件在设备上,图中所示的为设备倾角,通过测量重力在三个轴上的力的分解,就可以计算出来设备的倾角值。

  上面的计算公式分别是不同类型的G-sensor计算倾角的时候所利用公式(从上到下分别是单轴、双轴和三轴加速度计,通过反正切公式)。

  似乎通过上面的描述来看,计算倾角是一件so easy的事情,但是事情往往并不那么简单,虽然可以计算,但是精度我们如何保证?在实际的计算过程中,往往会有各种各样的因素来影响系统的精度。

  问题:加速度计的精度是多少?

  内核传感器和算法影响系统精度

  一些误差是可见的,可以通过后处理来降低

  初始的零点漂移

  由于焊接造成的零点漂移

  PCB装配和系统装配造成的零点漂移

  零点温漂

  灵敏度温漂

  非线性

  交调灵敏度

  ...

  上述的参数都是可以通过后期的处理来校正的,但是其中存在一些难以校正的误差源

  噪声

  温度回滞特性——从-40到85度不同的升温斜率,从高温到低温和低温到高温的曲线是不一样的,此时软件上是无法做较为完美的校准的。

  零点在产品生命周期内的漂移

  零点受湿度的影响

  PCB形变

  上述的所有的点都是必须要深度考虑的,在设计利用加速度计计算倾角的算法时,必须针对上述有可能导致计算精度下降的问题进行优化,即使是在原理图上如此简单的一个问题。

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