各類運(yùn)動(dòng)傳感器工作原理揭秘

前面的圖3給出了隨時(shí)間變化的陀螺儀零偏，它代表了長(zhǎng)期航向漂移的根本原因。在9軸傳感器融合系統(tǒng)中，加速度計(jì)和磁力傳感器建立了一個(gè)長(zhǎng)期的基準(zhǔn)用于校正零偏變化。但磁力傳感器讀數(shù)中的噪聲以及磁力傳感器類型對(duì)零偏校正的效果有顯著的影響。圖7再次顯示了隨時(shí)間改變的零偏變化，但這次畫出了未校正的、用霍爾效應(yīng)傳感器校正的、用永磁感應(yīng)傳感器校正的和理想輸出的圖形。值得注意的是，所用的傳感器融合算法對(duì)兩種傳感器來(lái)說(shuō)是相同的。

圖7：隨時(shí)間改變的陀螺儀零偏，包括校正和未校正的情況。

從圖7可以明顯看出，使用永磁感應(yīng)傳感器的9軸傳感器融合系統(tǒng)在盡量減小零偏變化方面做得比霍爾效應(yīng)傳感器要好。這種零偏漂移方面的改進(jìn)直接得益于永磁感應(yīng)傳感器低一個(gè)數(shù)量級(jí)的噪聲，因?yàn)榛魻栃?yīng)傳感器相對(duì)較高的噪聲將在傳感器融合算法中引入不確定性，進(jìn)而減弱算法控制零偏的能力。

永磁感應(yīng)傳感器可以更好地控制零偏漂移的能力將顯著改善隨時(shí)間變化的航向性能，如圖8所示。我們?cè)谶@里可以看到，與未校正系統(tǒng)相比，使用霍爾效應(yīng)傳感器的傳感器融合系統(tǒng)的長(zhǎng)期性能在8分鐘內(nèi)減少航向誤差的效果高出2倍。但使用永磁感應(yīng)傳感器的傳感器融合系統(tǒng)與未校正系統(tǒng)相比可以減少航向誤差一個(gè)數(shù)量級(jí)，比基于霍爾效應(yīng)磁力傳感器的系統(tǒng)好5倍。

圖8：隨時(shí)間改變的航向誤差。

本文小結(jié)

隨著使用永磁感應(yīng)式地磁傳感器代替霍爾效應(yīng)傳感器的9軸傳感系統(tǒng)的廣泛普及，精確定位移動(dòng)所需的資源已經(jīng)就位。首先要理解精度和準(zhǔn)確度遠(yuǎn)高于目前的“移動(dòng)接近”系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)跟蹤世界可能性，然后才能明白這個(gè)世界中的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)將更具無(wú)限可行性、游戲玩起來(lái)更直觀、基于位置的應(yīng)用也將更具魯棒性。