ADIS16300四自由度IMU在姿态测量中的应用_胡炼

ADIS16300四自由度IMU 在姿态测量中的应用

胡炼，赵祚喜，吴晓鹏

（华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室，广东广州510642）

摘要：为了实现复杂的运动与导航控制，需获取控制对象的空间姿态信息，设计了基于四自由度（4DoF ）IMU 惯性测量传感器和C8051F330单片机的姿态测量系统。介绍了ADIS16300惯性测量传感器的特点及应用，详细说明其数据读取和数据转换，并设计了它与C8051F330单片机组成的姿态测量系统的硬件电路和软件程序。最后将其与

AHRS500GA-226航向参考系统进行对比分析，结果表明，ADIS16300能够准确反应空间姿态，其中航向角速率、X 轴

加速度、Y 轴加速度和Z 轴加速度4个空间姿态的平均误差分别为0.469（°）/s 、0.009m/s 2、0.010m/s 2、0.003m/s 2。关键词：ADIS16300；四自由度；姿态测量；C8051F330；AHRS 中图分类号：TP212

文献标识码：A

文章编号：1674－6236（2010）07-0103-04

4DoF IMU ADIS16300and its application in attitude measurement

HU Lian ，ZHAO Zuo -xi ，WU Xiao -peng

（Key Laboratory of Key Technology on Agricultural Machine and Equipment of South China Agricultural University ，

Ministry of Education ，Guangzhou 510642，China ）

Abstract:In order to achieve complex motion and navigation control ，it is important to access space attitude information of control object.A system was designed which based on a 4DoF IMU ADIS16300and C8051F330.The characteristic and using of the sensor were described.Its data acquisition and conversion was described in detail.The hardware and software of the system was also designed.The attitude data of ADIS16300and AHRS were analyzed and compared.The result shows that the ADIS16300measured the space attitude accurately.The average errors of heading angular rate ，X -axis acceleration ，Y -axis acceleration and Z -axis acceleration are 0.469（°）/s ，0.009m/s 2，0.010m/s 2and 0.003m/s 2，respectively.Key words:ADIS16300；4DoF ；attitude measurement ；C8051F330；AHRS

收稿日期：2010-01-28

稿件编号：201001087

基金项目：国家“863”高技术研究发展计划资助项目（2006AA10A304、2006AA10Z255），教育部留学人员科研启动基金作者简介：胡炼（1984—），男，湖南长沙人，博士研究生。研究方向：导航与自动控制。

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。

1ADIS16300简介

ADIS16300四自由度（4DoF ）IMU 是一个完整的惯性测

量传感器[1]，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 Signal 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～

5.25V 的电源范围内进行精确的传感器测量。由于ADIS16300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。ADIS16300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。

ADIS16300采用23mm ×31mm ×7.5mm 封装，具有2000g

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。

ADIS16300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±3g ，可提供350Hz 带宽，高达1200次/秒的采样速率，并具有嵌入式与

可编程数字滤波功能。ADIS16300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。

2ADIS16300结构功能

如图1所示，图（a ）为ADIS16300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[2]。图（b ）为

ADIS16300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

电子设计工程

Electronic Design Engineering

第18卷

Vol.18

第7期No.72010年7月Jul.2010

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