陀螺仪和加速度传感器

加速度传感器，有些人也叫它加速度计，你只需要记住它实际上是一件事，两个名字。

顾名思义，加速度传感器用于测量地球引力或物体运动产生的加速度。

为了便于理解，我将加速度分为两种：地球引力产生的重力加速度，只要地球仍然存在，重力就不会消失；根据牛二定理，只要有外力，就会产生加速度。加速度传感器测量加速度的总和。物体静态加速度计测量重力加速度。

陀螺仪，是的，它只叫陀螺仪，没有别的名字。
陀螺仪，顾名思义，你猜不出它是干什么的也很正常。但是，请记住，陀螺仪可以用来测量物体的旋转角速度。

小时候玩四驱的时候，我们常说这台电机每秒1万转，单位每秒转。你怎么知道它每秒1万转你相信它是这样写的吗？如果我们有陀螺仪，把陀螺仪挂在电机轴上，那么陀螺仪测量旋转角速度，除了360度（旋转）。事实上，我们不会这样测量速度。 -，这里仅举个例子让你明白陀螺仪是干啥的。
陀螺仪利用旋转坐标系中的物体受到科里奥利力的影响。在陀螺仪中，振动单元由压电陶瓷制成。旋转（陀螺仪）时，振动频率会改变，反映物体旋转的角速。
要获得角度，需要积分陀螺仪的角速Angle 。Angle正负，正值表示正向旋转，负值表示负向旋转。如何定义正负方向取决于你的应用。

图5 MPU-6050方向正负示意图
由于从陀螺仪角速度获得角度信息，需要经过积分运算。如果角速度信号存在微小 积分运算后，偏差和漂移变化形成积累误差。随着时间的推移，这种误差会逐渐延长 最终导致电路饱和，无法形成正确的角度信。如图6所示。

为什么要使用加速度计和陀螺仪？
似乎只有加速度传感器才能获得模型的倾角，然后微分角度值就可以获得倾角速度。然而，在实际车身运行过程中，车身本身的摆动产生的加速度会产生很大的干扰信号，这使得输出信号无法准确反映车身的倾角，如图7所示。

图7 车身运动引起加速度信号波动

由于陀螺仪输出车身的角速，不受车身运动的影响，信号中的噪音很小。车身的角度是通过对角速度积分获得的，可以进一步平滑信号，从而使角度信号更加稳定。因此，陀螺仪获得的信号可用于车模控制所需的角度和角速。

从陀螺仪的角度获取角度信息需要积分操作。如果角速度信号有轻微的偏差和漂移，则微的偏差和漂移，则累误差。随着时间的推移，误差会逐渐增加，最终导致电路饱和，无法形成正确的角度信号，如图8所示。

图8 陀螺仪积分误差

陀螺仪的累积误差如何消除？

一个简单的方法是通过加速度传感器获得的角度信息进行校正。通过比较陀螺仪积分的角度和重力加速度，改变陀螺仪的输出，逐渐跟踪加速度传感器的角度。

总之，陀螺仪噪音小，角速度数据准确，角度通过积分获得，但长期积分会产生积累误差，需要加速度传感器来纠正误差，获得正确的姿态数据。

转自：
https://miaowlabs.com/book/MWbalanced/why-accel-gyro.html