三轴惯性传感器ADISl6355在姿态检测中的应用

摘要：介绍了ADI公司的三轴惯性测量传感器ADISl6355的功能、结构和特点。基于STM32F103VB单片机设计了硬件电路，对该传感器数据进行采集，并利用无线数据传输模块把数据发送回计算机。使用该电路对四轴飞行器姿态进行检测，根据实验数据，利用两种不同的方法实现了飞行器姿态的估计。
关键词：ADISl6355；四轴飞行器；姿态检测

引言
四轴飞行器是一种具有4个对称旋翼的直升机，具有垂直起降、结构简单、操纵方便、机动灵活等优点。随着传感器技术和控制理论的不断发展，尤其是微电子和微机械技术的逐步成熟，使四轴飞行器的自主飞行控制得以实现。姿态控制是四轴飞行器飞行控制系统的基础，而姿态的检测是姿态控制的关键，姿态检测的精确程度直接决定了姿态控制的效果。ADI公司的三轴惯性测量传感器ADISl6355是一个由三轴陀螺和三轴加速度计组成的惯性感应系统。它能够准确地检测运动物体绕三个轴向的角速度和线加速度，在导航与控制、平台稳定、运动控制、图像稳定、机器人等领域有着广泛的应用。本文利用ST公司的STM32F103VB单片机对ADISl6355的数据进行采集，通过无线数据传输模块把传感器数据发送回计算机，并对四轴飞行器的姿态进行了估计与分析。

1 惯性测量传感器ADISl6355
ADISl6355是ADI公司推出的一款具有-40～85℃温度范围内校准、SPI接口输出的六自由度惯性测量传感器，出厂前已经对产品的零偏和灵敏度进行了全温校准。ADISl6355具有三轴陀螺和三轴加速度计。三轴陀螺和加速度计具有14位分辨率，陀螺的测量范围可配置为±75°／s、±150°／s、±300°／s，加速度计的测量范围为±10g，传感器带宽达350 Hz。ADISl6355的输出零偏稳定性为0．015°／s，温度系数为0．008(°／s)／℃，角度随机游走为4．2°／s，适于精度要求较高的应用。ADISl6355的结构框图如图1所示。传感器内部完成了信号的采集、校准与滤波处理，具有自检功能，还有1路ADC输入、1路DAC输出和2路数字I／O。SPI接口能够输出3个角速率信号、3个线加速度计信号、3个温度传感器信号和电源电压信号。