关于加速度计读数与加速度方向的问题

2023-11-26 06:20| 来源: 网络整理| 查看: 265

近几日对加速计读数的正负与其敏感轴、实际加速度计方向的关系又产生了诸多疑问，参考这篇博文的一个模型后，更是混乱了

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故在这里着按照自己的理解试着整理一下。

1、已知的现象

已经知道的是重力加速度是一个矢量，其大小约为9.8m/s^2，方向指向地心，当加速度计的敏感轴与重力方向相反时，即可以认为是将加速度计水平静置，正面朝上时，如图，加速度计输出为9.8。

2、思考

加速度计水平静置时，物体所受合外力 $F=ma_{sum}=0=m*[a_{ACC}+(-g)]$ ，式中符号表示方向与敏感轴方向相反，故 $a_{ACC}=g$ ，表征了加速度计的输出为g。

3、延伸

当物体向下加速时， ${a_{sum}0}$ , 物体所受合外力为: $F=ma_{sum}=m*[a_{ACC}+(-g)]$ ，式中负号表示与敏感轴方向相反，故 $a_{ACC}=a_{sum}+gg$ ；

典型的例子就是物体向下做自由落体运动时， $a_{sum}=-g$ ，再次说明，这里负号表示与敏感轴方向相反。故此时的 $a_{ACC}=0$ ,表征了加速度计的输出为0 。

那么当 $a_{sum}\mathbf{}\textbf{}\mathit{}\mathfrak{}-g$ 时，如 $-1.5m/s^{2},-5.8m/s^{2}$ 时，将有 $a_{ACC}=a_{sum}+g0$ ，此时加速度计输出为正值。

当 $a_{sum}\mathbf{}\textbf{}\mathit{}\mathfrak{}-g$ 时，将有 $a_{ACC}=a_{sum}+g0$ ，此时加速度计输出为负值。

可见，在向下的加速过程中，加速度计的输出经历了正-零-负的过程。

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同样，当物体向上加速时， $\mathbf{a_{sum}0}$ , 物体所受合外力为: $F=ma_{sum}=m*[a_{ACC}+(-g)]$ ，式中负号表示与敏感轴方向相反，故 $a_{ACC}=a_{sum}+gg$ ；向上加速度越大，加速度计输出也就越大。

分割线- 2019.5.21///

再做补充：1、加速度的方向应该相对于某一坐标系而言，离开坐标系单独谈加速度方向是没有意义的，使用ENU坐标系作为导航坐标系为例，当加速度计水平静置时，设其读数为g，那么投影到在ENU坐标系下 $G=[0,0,-g]]$ ，负号Z轴的加速度方向与U轴方向相反，即指向地心。

2、加速度计敏感的是物体所受合力减去引力，即非引力外力 $J=ma=F-G$

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