基于MMA7361三軸加速度計傳感器與LPA550陀螺儀的融合姿態檢測

呂維 趙萬欣 陳思屹

摘要：基于MMA7361三軸加速度傳感器與LPA550陀螺儀測目標物的姿態角，利用兩者精度在頻域上的互補性，采用互補濾波的方法，實現數據融合，較好的解決了陀螺儀的漂移現象使測量姿態角精度不高的問題，并提高了系統的穩定性。

關鍵詞：三軸加速度計；陀螺儀；互補濾波；姿態檢測

中國分類號：TP274.2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）25-5996-02

Integration of Gesture-Based Detection MMA7361 Triaxial Accelerometer Sensor and Gyro LPA550

LV Wei， ZHAO Wan-xin， CHEN Si-yi

（Information Engineering， Southwest University of Science and Technology， Mianyang 621000，China）

Abstract： Based on the attitude angle MMA7361 triaxial accelerometer and gyroscope LPA550 measured object， the use of both accuracy in the frequency domain complementary approach using complementary filtering， data fusion， the better solution gyro drift phenomenon makes measuring attitude angle accuracy is not high， and improve the stability of the system.

Key words： three-axis accelerometer； gyroscope； complementary filtering； attitude detection

LPA550LC又稱角速度傳感器，用于檢測角速度，角速度是單位時間內旋轉角度的變化。MMA7361LC是三軸加速度計傳感器。使用互補濾波方法將LPA550LC和MMA7361動態融合的技術，可用于目標物的姿態檢測，有兩輪智能車，四軸飛行器等方面的應用。

1 基本原理

對于一個兩軸陀螺儀LPA550來說，其有兩個通道分別檢測繞x，y軸的旋轉。在一個三維坐標下，Rxz表示慣性力矢量在xz面的分量，Ryz表示慣性力矢量在yz面的分量。下面以8位ADC位例，其陀螺儀角度變化率與相應AD值存在如下關系：

對于MMA7361三軸加速度傳感器，其檢測到的是由于加速度計本身的加速度（沿某方向運動或則受重力作用）引起的方向相反的慣性力產生的反向加速度。在三維坐標下，通過ADC值將其轉換為單位為g的矢量力的分量（以8位ADC為例）：Rx=（AdcRx*Vref/255-VzeroRate）/Sensitivity； Ry=（AdcRy*Vref/255-VzeroRate）/Sensitivity；Rz=（AdcRz*Vref/255-VzeroRate）/Sensitivity；

其中AdcRx，AdcRy，AdcRz為采集的ADC值.

如果系統沿某一坐標軸旋轉時，經過單片機讀取，其陀螺儀傳感器將輸出相應ADC值，根據值可判斷系統的姿態，并將ADC值積分便可以得到其相應的傾角角度的變化。在對角速度計進行積分得到角速度時，由于陀螺儀本身易受噪聲，溫度，不穩定力矩等因素的影響，陀螺儀易產生漂移，通過積分后，產生角度偏差。……