关于陀螺仪 加速度计 磁传感器 与 互补滤波

        前言：在人们普遍认知中，陀螺仪是一个相当大的玩具，与应用在手机、航空航天、航海等技术中的陀螺仪完全不同，那么陀螺仪在手机等硬件设施中是怎样运作的，与人们日常生活的认知有何不同？与加速度计、磁传感器有什么关系？下面作简要解释，本文仅代表个人通过学习认知的愚见，如有不实，烦请斧正。

一.陀螺仪：

1.陀螺仪视图

（图片来源  https://www.maigoo.com/goomai/239496.html）

 

 

 

1.工作形式及原理

在现实世界中，“玩具”陀螺仪是通过角动量变化以及定轴的原理来获取姿态角，定轴即在改变陀螺仪内外环时转子始终以旋转轴为轴心旋转。在手机等设施中，陀螺仪是以电容为载体，通过感应变化从而获取手机姿态，可应用在游戏、指南针等领域。可以通过积分得到三维角度关系。

2.优缺点

①动态性能好

②受外部干扰较小

③测量值随时间变化大

④出现零飘现象，低频段信号不好

二.加速度计、磁传感器

1.优缺点

①易受外部干扰

②测量值随时间变化小

③结合两者可以得到三维角度关系b

三.互补滤波

结合上述可知 短时间采用陀螺仪（滤低频通高频）得到的角度最优，较长时间误差较大，而对于加速度计（滤高频通低频）而言，时间较短时的测量值不是很准确，所以将两者结合采用互补的方式就能得到较理想的结果。

所以在计算互补滤波公式的时候，增大加速度计此时的比重，继而形成互补。

但是利用陀螺仪得到的yaw角是不太准确的，个人理解为动作角度变化较小，所以测量值不准确，配合磁传感会有更好的效果。