Введение В Датчики Высоты
Датчик высоты - это высокопроизводительная 3D-система измерения отношения движения, основанная на технологии MEMS. Он содержит трехосевой гироскоп, трехосевой акселерометр, трехосевой электронный компас и другие датчики движения, с помощью встроенного маломощного ARM-процессора получающие температурно-компенсированные трехмерные данные об ориентации и положении. Используя 3D-алгоритм на основе кватернионов и специальную технологию слияния данных, он выдает в реальном времени 3D-данные об ориентации и положении с нулевым дрейфом, выраженные в кватернионах и углах Эйлера. Датчики положения могут широко применяться в изделиях и оборудовании, требующих автономного измерения трехмерного положения и ориентации, таких как беспилотные летательные аппараты, роботы, механические имбалы, транспортные средства и корабли, наземное и подводное оборудование, виртуальная реальность и анализ движения человека.
MEMS: также называемые микроэлектромеханическими системами, микросистемами, микромеханикой и т. д., относятся к высокотехнологичным устройствам с размерами в несколько миллиметров или даже меньше.
Внутренняя структура МЭМС, как правило, находится в микронном или даже нанометровом масштабе и представляет собой независимую интеллектуальную систему.
МЭМС - это высокотехнологичное электронное и механическое устройство, разработанное на основе технологии микроэлектроники (технологии производства полупроводников), включающей фотолитографию, коррозию, тонкопленочные технологии, технологии LIGA, кремниевую микрообработку, некремниевую микрообработку и прецизионную механическую обработку.
Распространенные продукты включают МЭМС акселерометры, МЭМС микрофоны, микродвигатели, микронасосы, микровибраторы, МЭМС оптические датчики, МЭМС датчики давления, МЭМС гироскопы, МЭМС датчики влажности, МЭМС датчики газа и так далее, а также их интегрированные продукты.
Гироскоп: 3-осевой гироскоп: измеряет положение, траекторию движения и ускорение в 6 направлениях одновременно. Одиночная ось может измерять только количество двух направлений, то есть система требует три гироскопа, и 3-осевой один может заменить три одноосных. 3-осевой небольшой размер, легкий вес, простая структура, хорошая надежность
Акселерометр: Акселерометр является одним из основных измерительных элементов инерциальной навигации и инерциальной системы наведения, акселерометр, по сути, является системой колебаний, установленной во внутренней части носителя движения, может быть использован для измерения ускорения движения носителя.
Принцип работы МЭМС-акселерометров заключается в том, что когда акселерометр ускоряется вместе с внешним объектом (ускорение объекта и есть измеряемое ускорение), на блок масс действуют инерционные силы, движущиеся в противоположном направлении. Перемещение массы ограничивается пружиной и демпфером, а внешнее ускорение измеряется выходным напряжением.
Кватернионы: Кватернионы находят важное применение в различных областях, особенно в представлении трехмерных вращений. Единичные кватернионы могут представлять произвольные вращения в трехмерном пространстве, такое представление отличается от комплексных чисел, но является более компактным и не имеет сингулярностей. Кроме того, кватернионы используются для решения задач умножения векторов и широко применяются в играх и анимационных движках благодаря своим свойствам, облегчающим представление информации о вращении.
Углы Эйлера: Набор из трех независимых угловых параметров, используемых для определения положения жесткого тела, вращающегося в фиксированной точке, состоящий из угла главы θ, угла поворота (т. е. угла продвижения) ψ и угла поворота φ.