三軸慣性傳感器ADISl6355在姿態檢測中的應用

摘要：介紹了ADI公司的三軸慣性測量傳感器ADISl6355的功能、結構和特點。基于STM32F103VB單片機設計了硬件電路，對該傳感器數據進行采集，并利用無線數據傳輸模塊把數據發送回計算機。使用該電路對四軸飛行器姿態進行檢測，根據實驗數據，利用兩種不同的方法實現了飛行器姿態的估計。
關鍵詞：ADISl6355；四軸飛行器；姿態檢測

引言
四軸飛行器是一種具有4個對稱旋翼的直升機，具有垂直起降、結構簡單、操縱方便、機動靈活等優點。隨著傳感器技術和控制理論的不斷發展，尤其是微電子和微機械技術的逐步成熟，使四軸飛行器的自主飛行控制得以實現。姿態控制是四軸飛行器飛行控制系統的基礎，而姿態的檢測是姿態控制的關鍵，姿態檢測的精確程度直接決定了姿態控制的效果。ADI公司的三軸慣性測量傳感器ADISl6355是一個由三軸陀螺和三軸加速度計組成的慣性感應系統。它能夠準確地檢測運動物體繞三個軸向的角速度和線加速度，在導航與控制、平臺穩定、運動控制、圖像穩定、機器人等領域有著廣泛的應用。本文利用ST公司的STM32F103VB單片機對ADISl6355的數據進行采集，通過無線數據傳輸模塊把傳感器數據發送回計算機，并對四軸飛行器的姿態進行了估計與分析。

1 慣性測量傳感器ADISl6355
ADISl6355是ADI公司推出的一款具有-40～85℃溫度范圍內校準、SPI接口輸出的六自由度慣性測量傳感器，出廠前已經對產品的零偏和靈敏度進行了全溫校準。ADISl6355具有三軸陀螺和三軸加速度計。三軸陀螺和加速度計具有14位分辨率，陀螺的測量范圍可配置為±75°／s、±150°／s、±300°／s，加速度計的測量范圍為±10g，傳感器帶寬達350 Hz。ADISl6355的輸出零偏穩定性為0．015°／s，溫度系數為0．008(°／s)／℃，角度隨機游走為4．2°／s，適于精度要求較高的應用。ADISl6355的結構框圖如圖1所示。傳感器內部完成了信號的采集、校準與濾波處理，具有自檢功能，還有1路ADC輸入、1路DAC輸出和2路數字I／O。SPI接口能夠輸出3個角速率信號、3個線加速度計信號、3個溫度傳感器信號和電源電壓信號。