从零开始搭建无人机导航系统（一）——初识传感器（一）

从零开始搭建无人机导航系统（一）——初识传感器（一）

前言

 本专题将从新手的角度，逐步揭开无人机导航系统的神秘面纱。

 传感器作为无人机的重要组成部分，承担了无人机系统对于环境信息以及自身状态采集的重担。大部分的导航算法都离不开对传感器原理的深入了解。

 例如，针对不同的传感器应该选择使用何种数字滤波器？状态估计算法的观测方程与运动方程如何设计？估计算法的噪声如何选择等等。诸如此类问题的解决，都需要对所采用的传感器本身，或者说对传感器模型有着深入的了解。

 本篇将针对多旋翼无人机的核心传感器特性进行阐述，同时，针对这些传感器在工程应用中可能碰到的问题进行详解。

惯性测量单元（IMU）

 近年来，惯性测量单元（IMU）的普及，是多旋翼无人机崛起的其中一个重要原因。其成本低，体积小的优点同样使其在手机领域被广泛使用。

 IMU主要由陀螺仪（Gyroscope）与加速度计（Accelerometer）组成，其用于测量无人机载体的旋转角速度与线性加速度。

• 陀螺仪（Gyroscope)

 陀螺仪原理是：

1. 对陀螺仪内部的质量块（很小）两端施加电压，并使其进行变化，让质量块做一定频率的振动。
2. 当载体进行旋转时，会产生 科氏加速度 ，通过硬件电路，对科氏加速度进行放大、测量，即可得到载体运动的角速率。
   • 科氏加速度 = 2 w M 2wM 2wM
   • w w w为载体的角速率