飞机飞行稳定系统真的需要陀螺仪吗？

#1 楼

我是否正确地说，这将不需要陀螺仪（仅3（2？）轴加速度计）来检测俯仰和横滚，然后调整副翼和升降舵以进行补偿？


不。反之亦然。加速度计几乎无法用于检测遇到未知加速度的平台上的旋转。您的飞机将受到两个力矢量的作用：重力和升力+拖动。提升+拖动会随飞机的俯仰而变化很大。

但是，这是一种更通用的方法，您可以知道这是不可能的，并且您可以在许多其他情况下使用此方法，而不仅仅是IMU。一个传感器或一组传感器为您提供N个值。您不能将其解释为N个维度以上的空间。

一个简单的例子：您想要一个传感器来测量某人在房间内的位置。一个超声波测距仪就足够了吗？不能。房间中的位置需要两个值，即（X，Y）坐标。但是超声波传感器只能提供一个值，即长度。无法设置此传感器来解决您的问题。但是，如果您有两个传感器，则有可能。

现在让我们看一下飞机。非加速平面仅承受一个力，即重力。相对于平面的重力方向是3D矢量，但是幸运的是（如果您在地球上）知道其大小。那是1的值，留下2个未知数，因此理论上您可以用2轴加速度计来弥补这2个未知数并计算引力矢量。飞行。重力和提升+拖动都是3D向量，为您提供6个数字。好，您知道重力的大小，所以有5个数字。您将需要某种至少提供5个值的传感器。因此，三轴加速度计是不够的。

虽然三轴陀螺仪和三轴加速度计都无法满足要求，但陀螺仪会更加有用。这是因为它直接测量旋转，而这正是您要控制的。

同样，加速度计对于检测和校正直线行驶中的偏差将更加有用。

#2 楼

就像加速度计的名称所暗示的那样，您可以测量系统上的加速度（不包括重力）。当传感器静止时，可以测量抵消重力所产生的加速度。这是固定方向与重力向量的方法。当传感器加速时，就像施加其他外力（例如风）时一样，它会与抵消重力的力混合在一起，因此您无法再唯一地确定重力矢量。如果对时间进行平均，则可以平滑动态加速度分量，例如，这就是AHRS中用于补偿陀螺仪漂移的函数。对于短期估计（这是您的要求），加速度计不可能为您提供保持飞行器稳定所需的信息，并且您需要其他一些方法来估计方向（例如陀螺仪，水平传感器等） ...）。

有效地，您无法区分由阵风加速的水平飞船和倾斜但没有加速的水平飞船。