ADISl6300四自由度IMU在姿态测量中的应用

电子工程世界 2010-09-10 a:1:{i:0;s:3:"IMU";}

近年来，微机电系统(MEMS)技术广泛用于汽车的系统和稳定系统、医学系统、便携式照相机、运动装置和三维鼠标等领域。简单和小体积的惯性测量系统尤其受到关注，因此，基于MEMS的高精度、重量轻、小体积的姿态测量系统将得到广泛的应用。本文将介绍一种ADI公司的惯性传感器以及由其组成的微小姿态测量系统。

　　1 ADISl6300简介

　　ADISl6300四自由度(4DoF)IMU是一个完整的惯性测量传感器，其内置单轴陀螺仪和三轴加速计，每个传感器都实现了iMEMS(Motion Sig-nal Processing Technology)技术与信号调理技术的完美结合，可提供最优化的动态性能。工厂校准为每个传感器提供灵敏度、偏置、对准和线性加速度特性。因此，每个传感器都拥有自身的动态补偿，从而可以在4．75～5．25 V的电源范围内进行精确的传感器测量。由于AD-ISl6300所有必要的运动检测与校准都是在工厂完成，大幅缩短了系统集成时间，并降低了测试设备成本。ADISl6300采用改进的SPI接口，可提供更快的数据收集与配置控制，用户实现就像供电及连接SPI(串行外设接口)端口一样简单。ADISl6300采用23 mmx31 mmX7．5 mm封装，具有2 000 g额定耐冲强度，并提供了一个标准的连接接口，使其能方便水平或垂直安装。

　　ADISl6300角速度检测的动态范围具有±75、±150以及±300(°)／s 3种选项，三轴加速度的动态范围为±3 g，可提供350 Hz带宽，高达1 200次／秒的采样速率，并具有嵌入式与可编程数字滤波功能。ADISl6300其价格仅为其他同级产品的1／10，可广泛应用于医疗仪器、机器人、惯性测量单元、导航控制等领域。

　　2 ADISl6300结构功能

　　如图1所示，图(a)为ADISl6300的坐标系，其标出了每个惯性传感器(陀螺仪和加速度计)的测量朝向。图(b)为ADISl6300的标准接口引脚配置图，引脚16，17，18，19，22，23，24是没有连接的预留引脚；引脚10，11，12为电源VCC；引脚13，14，15为电源GND；引脚3，4，5，6分别为SPI接口的时钟，数据输出，数据输入和器件选择引脚；引脚1，2，7，9分别为配置数据输入／输出引脚；引脚8为复位引脚；引脚21，22分别为12位的ADC输入和DAC输出引脚。

　　ADISl6300功能模块框图如图2所示，温度传感器、MEMS角速度传感器和三轴MEMS加速度传感器分别感知环境温度、器件所受角速度和三维加速度，将信号调理并转换，经校准和数字信号处理后将数据存入输出寄存器供外部SPI主控器件读取。ADISl6300是一个智能的传感器，传感器上电后便自动以819．2次／秒采样速率进行惯性测量。每个采样周期结束后，传感器测量结果存放至输出寄存器，并且DI01引脚向器件外产生一个脉冲，表示一个完整的新惯性测量数据已经采集准备好，可供外部SPI主控器件读取。