移动端基础传感器

0、核心内容

主要介绍智能终端导航相关传感器和传感器的数据处理方法

1.传感器类别

(1)惯性传感器

一般来说，手机上会有惯性传感器，但不一定完整。标准为6轴。其他传感器还包括陀螺仪、加速度计、磁力计、气压计GPS 等

(2)典型器件型号:

BMA280、LIS3DH(加速度计3轴)，近10%的中低端机型无陀螺仪

ICM-20600、LSM6DS3、MP67B、BMI160（6轴）

(3)各传感器

陀螺仪：测量三轴角速率
加速度计：测量三轴加速度

气压计：测量气压值换算海拔高度
磁力计：测量三轴地磁值

GPS：经纬度高、速度、航向、精度因子、星数等

2.传感器误差模型

陀螺仪：

陀螺仪的测量角速率??m与真值 ??有以下关系，随机游走噪声为高斯白噪声，随机游走表示陀螺的常值漂移 一次启动不是常数，而是随时间慢慢变化；

加速度误差模型：

类似陀螺仪

3.传感器误差校准方法

惯性器件一般有零偏差误差， mems 惯性器件类型误差不稳定，不易校正准确，误差校正过程大致可见传感器性能。简单的校正方法如下。

A 陀螺仪校正方法：(2、3，均需设备辅助）

1 零漂校正:

陀螺仪上电后，连续采集各轴输出数据，取平均值，每轴平均值 值不为 0 值为零位偏移，实时采集数据时应减去零偏移。(静态校准)

2 比例校正:

陀螺仪需要一个小的转台工具来旋转某个轴 90 观察输出旋转角度数，确定测量角度和实际角度 实时采集数据时，应乘以旋转角度的比例。

3、旋转速率校准：

让三轴转台以特定的速率绕道X，Y，Z轴以固定速度正反旋转，记录惯导测量数据，反映安装误差和比例误差矩阵。

工具一般是批量生产，普通应用只能采用最基本的算法校正估计方法

B 加速度校正方法：

1 零偏校正:

上电后，水平静止，测量轴输出值（重力加速度值） 180 翻转度，测量轴的反向输出，通过两个输出值判断零位偏移，分别测试三个轴。即正反测试，看中心偏移。 采集数据时，应减去零偏差。

2 比例校正:

根据零偏差校正中的数据采集方法，正反测试取决于量程比。比较实测量 测量范围和真实测量范围来确定比例因子。实时采集数据时乘以比例因子。

C 校准磁力计

磁力计主要考虑地磁受到的干扰情况，一般需要在室外进行8字校准。在无人机上更是如此。此外，磁倾角和磁偏角需要根据经纬度提前找到数据模型进行补偿。磁力计干扰分为两种：硬铁是由传感器周围的铁磁体引起的，软铁是指 电路中电流对磁场的影响。磁罗盘的校正需要在三维空间中尽可能多地收集磁 硬铁干扰带来球心偏移，软铁干扰带来椭球变形。 汽车的电磁环境比较复杂，所以汽车导航软件通常会谨慎或不直接使用传感器的信息。