利用加速度计和角速度仪的笔杆运动姿态检测.pdfVIP

第29卷第4期 仪器仪表学 报 V01．29No．4 Chinege ofScientificInstrument 2008年4月 Journal Apr．2008 利用加速度计和角速度仪的笔杆运动姿态检测 曹 丽，刘 扬，刘伟 (清华大学自动化系北京100084) 摘要：在笔杆上安装加速度和角速度传感器测量笔杆的运动姿态时，由于两种传感器的性质不同，再经过运算处理后，对测 量结果精度的作用也不同。为此，本文利用3种卡尔曼滤波观测模型，分析比较了只利用加速度传感器、只利用角速度传感器 以及同时利用加速度和角速度传感器数据3种情况下估计笔杆运动姿态的结果及特点。实验表明，角速度传感器可以较准确 地确定角速度，但角度累计误差较大；加速度传感器的静态分量可以较准确地确定姿态角度，但对角度变化不灵敏，两者结合起 来可以互相弥补欠缺。有利于笔杆的运动姿态检测。 关键词：加速度计；陀螺仪；笔杆运动检测；姿态角；姿态角速率 中图分类号：TP223文献标识码：A 国家标准学科分类代码：510．804 Penmotionattitudemeasurementaccelerometerand using gyroscope Cao Wei Li，UuYang，Liu (DepartmentofAutomation，Tsinghuau渤e舟豇y，Be咖w100084，China) Abstract：It’8for and researchto theattitudeinformationofa necessarysignaturerecognitioncalligraphy get penby accelerometerand onit．Inthis differencebetweenthetwo ofsensorsisalia- mounting gyroscope paper，the types and onthetotal ofattitudemeasurement．Asa correctstheattitude lyzed compared accuracy result，accelerometer butisnotsensitivetothe theother measurestheattitude ratebutthe angle angularrate，on hand，gyroscope angular accumulatederrorofauitudeis andtheinitial ishardto resultsshowthatin— anglelarge angle get．Theexperimental thetwo ofsensorswill mtitudemeasurement． tegrating types advantagedynamic motion rate Keywords：accelerometer；gyroscope；penmeasurement；attitudeangle；attitudeangular 记(参照在图1中标出的视频探头和彩色标记的位置)， 1 引 言