加速度與位移公式:(vt²-v0²)=2as,s=v0t+at²/2,s2-s1=aT²等。位移,用位移表示物體(質點)的位置變化。加速度是表征單位時間內速度改變程度的矢量。當然,這是在加速度恒定的時候,現實狀況是加速度在不停的變化,因此我們必須通過積分來計算,原理就是將這個位移過程分成無數分,每一份近似等于一條線段,然后把他們統計成的位移量。然后這只是理論情況,實際使用的時候還是會有一些問題。
首先,加速度計的作用是敏感加速度,但要注意的是,根據相對論,加速度與引力是等效的,那么加速度計就會敏感出重力場,1g。
就是因為這個原因,如果你的項目沒有前提,比如水平方置,只測水平位移,速度,會變得復雜。比如考慮三維空間的位移,速度測量,你要做的是獲得被測物體相對于導航坐標系的姿態,得出兩個坐標系的轉換矩陣,通過這個矩陣與加速度計的輸出相乘,獲得導航系的比力,這個矢量再減去重力場矢量,就可以獲得物體的真實加速度,再做積分獲得速度和位置。
然而,這種基于積分的測量,問題是誤差累積導致發散,因為傳感器始終存在自己的誤差,例如傳感器在靜止時的輸出信號并不是0g,就算只是一個很小的值,但隨著積分計算的累加,這個誤差會越來越大,所以你需要其他傳感器去校正,比如里程計,GPS等。
如果你的項目有約束前提,可以大大化簡這些工作,比如約束在導軌,水平面等,你就不會面臨全狀態姿態解算的問題。否則,你要做的是在三維空間自由運動的物體的位置速度檢測。
在智能產品中,加速度傳感器用的地方是計算步數,因為每個人的步長基本上都是固定的,所以傳感器的輸出波形也基本上相同,再輔助手機自帶的GPS定位,能夠知道人的活動軌跡,所以基本上能精確的計算出每天的步數。
加速度積分算位移并非一個簡單的積分過程,建議對這方面感興趣的朋友,可以多看看慣性導航,多個傳感器融合等方面的論文等資料,把問題認識得全面些。