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無人機(jī)服務(wù)
設(shè)備與工具四旋翼無人機(jī)上的常用傳感器，主要包括角速度傳感器（陀螺儀）、加速度傳感器（加速度計(jì)）、地磁傳感器（數(shù)字羅盤）、氣壓傳感器（氣壓計(jì)）等。
一、角速度傳感器（陀螺儀）
角速度傳感器應(yīng)用科里奧利力原理：科里奧利力來自于物體運(yùn)動(dòng)所具有的慣性，在旋轉(zhuǎn)體系中進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，由于慣性的作用，有沿著原有運(yùn)動(dòng)方向繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，但是由于體系本身是旋轉(zhuǎn)的，在經(jīng)歷了一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)之后，體系中質(zhì)點(diǎn)的位置會(huì)有所變化，而它原有的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向，如果以旋轉(zhuǎn)體系的視角去觀察，就會(huì)發(fā)生一定程度的偏離。當(dāng)一個(gè)質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于慣性系做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，相對(duì)于旋轉(zhuǎn)體系，其軌跡是一條曲線。立足于旋轉(zhuǎn)體系，我們認(rèn)為有一個(gè)力驅(qū)使質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡形成曲線，這個(gè)力就是科里奧利力。
角速度傳感器的通常被應(yīng)用于檢測(cè)物體的移動(dòng)。例如：一個(gè)人朝著一個(gè)固定方向在直線前進(jìn)，從太空來看，這個(gè)人其實(shí)是以一定的角度在旋轉(zhuǎn)前進(jìn)。通過檢測(cè)這個(gè)角速度，我們就能夠知道物體是否在移動(dòng)。在四軸飛行器中，通過對(duì)不同方向的角速度檢測(cè)，我們就能夠知道飛行器的運(yùn)動(dòng)方向。常用的運(yùn)動(dòng)方向檢測(cè)包括X方向、Y方向、Z方向，即通常所說的三軸角速度傳感器，也稱三軸陀螺儀。
二、加速度傳感器（加速度計(jì)）
四軸飛行器所用到的加速度傳感器也叫重力感應(yīng)器，用于測(cè)量設(shè)備相對(duì)于水平面的傾斜角度。那么它的測(cè)量原理是什么呢？任何地球上的物體都會(huì)受到重力的作用。我們先來回顧下重力的計(jì)算公式：G=mg。其中的g就是重力加速度，其值是9.8N/kg。一個(gè)放置于斜面上的物體所受到的重力可以分解為兩個(gè)方向：平行于物體的方向和垂直于物體的方向。那么對(duì)于斜角是α的物體，重力加速度g可以分解為X方向的sinα和Y方向的cosα，從而可以得到X方向的重力作用Fx=mg.sinα 以及Y方向的重力作用 Fy=mg.cosα。重力感應(yīng)器把這兩個(gè)力轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，我們通過讀取該電壓信號(hào)，即可以計(jì)算中物體的傾斜角度。另外我們必須注意的是，運(yùn)動(dòng)中的物體所測(cè)量出來的傾斜角度是不準(zhǔn)確的，原因是運(yùn)動(dòng)中的物體，由于不同角度的加速度的疊加，使得物體各個(gè)方向的力不能準(zhǔn)確代表由于傾斜所產(chǎn)生的重力，因而使用中要注意到這一點(diǎn)。
或許有人會(huì)有疑慮：為什么這個(gè)不直接叫重力傳感器，而叫加速度傳感器呢？實(shí)際上加速度傳感器能感知各種各樣的加速度，而不單單是地球重力加速度。我們?cè)谒妮S飛行器中把它稱作重力傳感器是因?yàn)槲覀冎恍枰脤?duì)重力加速度進(jìn)行檢測(cè)，從而獲得四軸飛行器相對(duì)于地面的傾斜角度。簡(jiǎn)單的來說，加速度傳感器的制造原理就是把壓力轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。多數(shù)加速度傳感器都是根據(jù)壓電效應(yīng)的原理來工作的。所謂壓電效應(yīng)，即使某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。通過測(cè)量這些電荷，并轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)輸出，即完成了加速度傳感器的制造。
常用的角速度和加速度傳感器合一的模塊有MPU6050、MPU6000等。MPU6050是一種非常流行的空間運(yùn)動(dòng)傳感器芯片，可以獲取器件當(dāng)前的三個(gè)加速度分量和三個(gè)旋轉(zhuǎn)角速度。由于其體積小巧，功能強(qiáng)大，精度較高，不僅被廣泛應(yīng)用于工業(yè)，同時(shí)也是航模愛好者的神器，被安裝在各類飛行器上馳騁藍(lán)天。MPU6050芯片內(nèi)自帶了一個(gè)數(shù)據(jù)處理子模塊DMP，已經(jīng)內(nèi)置了濾波算法，在許多應(yīng)用中使用DMP輸出的數(shù)據(jù)已經(jīng)能夠很好的滿足要求。
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