**我需要在不修改设计的情况下安装一个测量装置。**有一种装置放置在铁轨上（见照片），可以测量铁轨相对于地平线的倾斜度。在里面，有一个传感器-基于加速度计的倾斜计。该设备可以显示倾斜Angular 和加速度。
问题：当设备（传感器）垂直于Z轴（重力矢量）安装时，它将正确显示沿着X轴的倾斜值。然而，只要我们稍微不对准设备，例如，通过围绕Z轴或X轴旋转它（改变YAngular ），设备就开始给予不正确的读数。我附了一张照片以供参考。
传感器位置错误：
设备：
正确的传感器位置：
目的：有必要设计一种软件算法，以确保器械沿着X轴显示正确的倾斜Angular ，而不管器械相对于Y轴和Z轴的位置如何。
我已经确定了发生这种情况的以下原因：
1.轴不对中
1.交叉敏感性问题
1.沿着所有三个轴的累积测量误差累积并达到约15%。因此，我们不能依赖设备的读数。
我尝试了各种方法：
1.使用旋转矩阵，但问题是我们不知道旋转的确切Angular 。
1.卡尔曼滤波器，麦奇威克滤波器。这里的问题是我们只有一个传感器，我们可以依靠的最佳参考是支架沿着X轴的“参考”倾斜Angular （见照片）。
1.有一种预感，如果我们想象设备是完全水平的，Y轴= 0，那么sin（a）= sin（B） cos（c），其中a是传感器读数（沿着X通道），b是真实Angular ，c是绕Z轴的旋转。类似地，sin（a1）= sin（B） sin（c），其中a1是传感器读数（沿着Y通道，物理意义：传感器对旋转的React）。因此，sin（a1）^2 + sin（a2）^2 = sin（B）^2。然而，如果设备沿着Y轴甚至稍微倾斜，则这些方程就失效。
我将感谢您对可能使用的途径和方法的建议。是否有任何算法可以适用于这种情况？你能建议我在其他地方就这个问题征求意见吗？
P.S.数据表：https://www.murata.com/~/media/webrenewal/products/sensor/pdf/datasheet/datasheet_scl3300-d01.ashx?la=en-us
1条答案
按热度按时间kxe2p93d1#
在设计这样的应用程序时，设备需要一个参考点。你不可能从花哨的数学和过滤器中变出一个参考点。
在这种情况下，最简单的方法是工厂校准，例如：将器件放置在平面上，读取所有3个轴，并将偏移量存储在非易失性存储器中。它们的和应该是1G，并且大部分应该在Y轴上。
然后，当在现场使用时，与保存的校准值的任何偏差都意味着倾斜。所有3个轴的总和应仍为1G，否则器械正在移动。不要显示任何内容，而是等到合理接近1G。
现在，如果您只对沿着X轴测量轨道的曲线感兴趣，则必须首先考虑校准值。然后，如果您对此不感兴趣，请补偿在Z轴上发现的任何偏差。
100%直线安装的设备在Z轴上没有偏差，您可以使用简单的三角法计算Angular ：
一个在Z轴上倾斜的设备意味着首先必须从1G中减去
abs(Zcalib - Zmeas)的差异，然后必须将X和Y读数缩放到这个新的“不完全1G”的比例，然后基于此计算atan。如果不缩放，则Z倾斜将以Y轴为代价，而X轴测量将保持不变，因此产生误差。