加速度与位移公式:(vt²-v0²)=2as,s=v0t+at²/2,s2-s1=aT²等。位移,用位移表示物体(质点)的位置变化。加速度是表征单位时间内速度改变程度的矢量。当然,这是在加速度恒定的时候,现实状况是加速度在不停的变化,因此我们必须通过积分来计算,原理就是将这个位移过程分成无数分,每一份近似等于一条线段,然后把他们统计成的位移量。然后这只是理论情况,实际使用的时候还是会有一些问题。
首先,加速度计的作用是敏感加速度,但要注意的是,根据相对论,加速度与引力是等效的,那么加速度计就会敏感出重力场,1g。
就是因为这个原因,如果你的项目没有前提,比如水平方置,只测水平位移,速度,会变得复杂。比如考虑三维空间的位移,速度测量,你要做的是获得被测物体相对于导航坐标系的姿态,得出两个坐标系的转换矩阵,通过这个矩阵与加速度计的输出相乘,获得导航系的比力,这个矢量再减去重力场矢量,就可以获得物体的真实加速度,再做积分获得速度和位置。
然而,这种基于积分的测量,问题是误差累积导致发散,因为传感器始终存在自己的误差,例如传感器在静止时的输出信号并不是0g,就算只是一个很小的值,但随着积分计算的累加,这个误差会越来越大,所以你需要其他传感器去校正,比如里程计,GPS等。
如果你的项目有约束前提,可以大大化简这些工作,比如约束在导轨,水平面等,你就不会面临全状态姿态解算的问题。否则,你要做的是在三维空间自由运动的物体的位置速度检测。
在智能产品中,加速度传感器用的地方是计算步数,因为每个人的步长基本上都是固定的,所以传感器的输出波形也基本上相同,再辅助手机自带的GPS定位,能够知道人的活动轨迹,所以基本上能精确的计算出每天的步数。
加速度积分算位移并非一个简单的积分过程,建议对这方面感兴趣的朋友,可以多看看惯性导航,多个传感器融合等方面的论文等资料,把问题认识得全面些。