为什么无人机需要磁力计？加速度计和陀螺仪是否不足？

#1 楼

加速度计与陀螺仪与磁力计之间的主要区别在于，前两个仅提供相对信息-您可以计算相对于起始位置的航向，但您不知道此航向与世界方向之间的关系。

此外，陀螺仪和加速度计都只提供加速度值，因此基于它们的读数计算姿态和航向是递增的。这意味着姿势估计误差随时间增加。磁力计可用于校正这些数据。

编辑：
正如雅各布在评论中所述，加速度计也可用于估计姿态（侧倾角和俯仰角），但仅限于无人机不会加速，您只能测量重力。当无人机加速时，您将无法确定多少加速度来自其运动，多少来自重力。

通常，更多的传感器使您可以更轻松地解决错误并提高姿势估计的准确性。如果您想了解更多信息，那么“传感器融合”是一个很好的起点。同样，有关卡尔曼滤波器的问题也值得一读。

#2 楼

测角仪让无人机控制其地理方位。实际上，加速度计可以指示方向（而不是陀螺仪），在这种情况下，方向是向下的。这提供了操纵无人机的俯仰和横滚位置的反馈。测角仪告诉另一个方向-用于操纵偏航角位置的反馈。

最基本的方法是，任何自动驾驶系统都需要控制飞机的飞行动力学：俯仰，侧倾和偏航（或方位角）。

陀螺仪可感测俯仰，横滚和偏航轴上的角速度。系统可以使用此反馈来操纵电动机的速度，从而在所有轴上保持所需的角速度。

加速度计可感测沿俯仰，横摇和偏航轴的力。系统可以将这些数据与陀螺仪的数据结合使用（请参阅“传感器融合”），以估计飞机相对于地面的方向，并使用此反馈来操纵角速度，从而在俯仰角上保持所需的角位置。

测角仪可感测俯仰，横摇和偏航轴上的磁通密度。系统可以使用此数据以及来自加速度计和陀螺仪的数据来估计飞机相对于磁北极的方位，并使用此反馈来操纵角速度，从而在偏航轴上保持所需的角位置。 br />
如果没有高能表，则只能在偏航轴上保持角速度（而不是仅相对于某个已知方向存在的角位置）。从理论上讲，只要预先将方向指定为初始矢量，就可以使用陀螺仪数据作为反馈来跟踪飞机随时间旋转时的相对方向。但是，实际上，这种集成会累积误差（请参阅“陀螺仪漂移”），并且该方法很快就变得不切实际，而且还没有合并来自其他传感器的反馈（这些传感器提供了相对于飞机的某个方向的手段）。

#3 楼

就像其他人所说的那样，在稳态条件下，陀螺仪+加速度传感器套件可以成功地估计无人机的侧倾和俯仰值，但无法估计其偏航角。

但是，早期成功的固定翼无人机自动驾驶仪，通过区分GPS信号设法解决了偏航值。 MatrixPilot系统就是这样一个例子。

之所以可行，是因为飞机或多或少地与GPS轨迹对齐，侧倾和俯仰值与该解决方案无关。自然地，对于多旋翼飞机来说这是不可能的，无论方向如何，该旋翼都可以在任何方向上移动。

但是，在持续转弯的情况下，Corriolis附加力会使加速度计产生误解，使飞机认为飞机是倾斜的。与实际姿势不同。逐渐地，来自AHRS滤波器的解决方案出现分歧，并被欺骗，以为飞机倾斜的角度小于实际角度。

转弯时，AHRS解决方案被严重破坏并花费很长时间。

磁力计可以通过在整个转弯期间提供稳定的参考矢量来解决此问题。