如何使用加速度计实现倾斜角度计算

手机现在通常会在用户旋转手机时更改屏幕方向。本文讨论了将加速度计的输出转换为倾斜角度的基本原理和所需计算。

确定系统倾斜或倾斜度的一种常用方法是集成陀螺仪的输出。尽管这种方法很简单，但与零偏置稳定性相关的误差会随着积分周期的增加而迅速复合，即使在器件静止时也会导致明显的旋转。

在某些应用中，系统上的净加速度或力量时间是重力，加速度计可用于测量静态倾斜角度或倾斜度。这些应用包括游戏，数码相机中的地平线检测，以及检测工业和医疗应用中设备的前进方向。

使用加速度计进行倾斜感应的基本假设是唯一的加速度刺激是与重力相关的刺激。在实践中，可以对信号输出执行信号处理以从输出信号中去除高频内容，因此可以容忍一些AC加速度。

倾斜感应使用重力矢量及其在加速度计轴上的投影，确定倾斜角度。由于重力是直流加速度，因此任何导致额外直流加速度的力都会破坏输出信号并导致计算错误。 DC加速度的来源包括车辆以恒定速率加速的时间段和旋转在加速度计上引起向心加速度的装置。此外，当重力投影在感兴趣的轴上时，通过重力旋转加速度计会引起明显的AC加速度。在计算倾斜度之前对加速度信号进行任何滤波会影响输出结束到新静态值的速度。本文讨论将加速度计输出转换为倾斜角度的基本原理。该讨论包括如何计算单轴，双轴或三轴解的理想倾角。此外，还包括一些有关校准的基本信息，以减少偏移和灵敏度不匹配的误差。