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数据融合加速度计 加速度计，就是测量物体加速度的。 为了方便理解，我将加速度分为两种：由地球引力产生的重力加速度，只要地球还在，重力就不会消失；由物体运动产生的运功加速度，根据牛二定理，只要有外力作用，便产生加速度。加速度传感器测量的是这个加速度的总和。物体静止加速度计测量的就是重力加速度。 给出一个“小球-盒子”模型，将重力加速度看成一个实体黑色“小球”，加速计就看成“盒子”。当物体失重时，盒子不受重力。 图1 失重状态 物体放在水平面地面上时，仅Z轴受重力。 图2 水平地面放置 当物体右倾斜放45°放在地上时， X轴和Z轴受重力的分力。 图3 倾斜45°放置 根据加速度计的各轴受重力分量可以计算出物体的倾角（也即俯仰Pitch和横滚Roll角）。但当物体有外力作用时，各个轴受的是重力+未知外力，计算结果不准确。 图4 加速度计易受干扰 人为增加一个运动加速度后计算的倾角就误差很大了（图中红色圈粗糙部分）。 陀螺仪陀螺仪是测量角速度（或者角速率）的传感器，我们常说电机10转/秒，写成dep/s，陀螺仪测量的就是它了。要获得角度，就需要对角速度进行积分Angle= 。Angle是带有正负的，正值表示按正向旋转，负值表示按负向旋转。例如MPU6050的正负方向如下图所示。 图5 MPU6050 通过陀螺仪可以求出物体绕某个轴旋转的角度，也即姿态角。但是陀螺仪存在零漂，当物体静止时，陀螺仪传感器输出的误差会因积分累积而越来越大。如下图6所示。 图6 陀螺仪的角度漂移 数据融合IMU结合加速度计和陀螺仪特性，我们可以采用滑动滤波、卡尔曼滤波、互补滤波和四元数等进行数据融合可以得到稳定、低延时、高精度且无漂移姿态数据。如图7所示，黄、红和蓝代表x、y和z轴姿态角变化。 图7 四元数姿态解算 数据融合IMU作为一个独立篇章来讲解。详情请看下一章---数据融合
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