MS5805-02BA01氣壓傳感器在航模技術實現懸停

大家好，我是【廣州工控傳感★科技】MS5805-02BA01傳感器事業部，張工。

MS5805-02BA01傳感器已針對高度計和氣壓表進行優化。 該傳感器模塊包含一個高線性壓力傳感器和一個帶有內部工廠校準系數的超低功率24位ADC。它可提供精確的24位數字壓力和溫度值及不同的操作模式，使用戶能夠優化轉換速度和電流消耗。高分辨率溫度輸出使您不需額外的傳感器即可實現高度計/溫度計的功能。MS5805-02BA幾乎可以連接任何微控制器。通信協議簡單，無需對設備中的內部寄存器進行編程。所采用的傳感原理可產生極低的磁滯并確保壓力和溫度信號的高穩定性。

特點

• 高分辨率模塊，20 cm
• 快速轉換速率降至 0.5 ms
• 低功率，0.6 A（25℃ 時待機功率 < 0.15 A）
• 集成式數字壓力傳感器（24 位 ΔΣ ADC）
• 電源電壓：1.8 至 3.6 V
• 工作量程：300 至 1200 mbar，-40 至 +85°C
• 擴展壓力量程：10 至 2000 mbar
• I2C 接口
• 無外部元件（內部振蕩器）
• 優異的長期穩定性
• 密封設計，適用于 2.5 x 1 mm O 型環

那MS5805-02BA01氣壓傳感器應用在航模中當作氣壓高度計的懸停是怎么實現的呢？氣流會不會干擾氣壓大小呢？

可以肯定的是氣流肯定是會影響氣壓，進而懸停的高度會上下波動，具體怎么實現高度的懸停，首先氣壓計是必須的，但是光用氣壓計不行，雖然一般標稱精度20cm左右，實際用的時候，數據還是慘不忍睹的，所以需要多傳感器融合，估計高度；

怎么估計高度呢？方法有很多，有用卡爾曼濾波的，這個在狀態估計中用的是最多的，不過一般要先建模，相對麻煩些，最簡單的思路是，用z軸的加速度數據進行二次積分，這樣就得到高度方向的加速度、速度、高度信息了，然后會用氣壓計的數據進行補償，也就是說，其實加速度計是主要的傳感器，想要了解具體的代碼，可以看下開源的pixhawk飛控，高度估計就是這個思路。得到估計后的信息后，下一步就是控制了，首先，高度控制時，油門不是直接控的電機轉速，而是高度方向的速度，也就是爬升和下降率，一般串級PID控制，會分2-3個環路，分別對加速度、速度、高度進行控制。

每上升9m,大氣壓降低100Pa，比較常見的MS5805-02BA氣壓傳感器可以做到20厘米的精度。旋翼無人機中應用較多的是氣壓計和加速度計（慣導）融合方案，融合方式有互補濾波也有KF。

下面這張圖是在飛行試驗中MS5805-02BA01壓力傳感器氣壓計測得氣壓并轉換成海拔高度的原始數據，可以看出靜止或懸停時（數據前段），傳感器存在（大約±20cm）噪聲，但基本可以接受。后段是在做定高平飛時候測得的高度，由于受運動狀態下氣壓變化的影響，氣壓傳感器的測量值波動很大。

為了改善高度測量的準確度，引入加速度計在Z軸方向上的測量值，與氣壓計一起做KF，然后得到下圖藍線所示的融合值。運動狀態下大概是±50cm的范圍，和現在商品飛控的標稱一致。

下面兩張也是對比。

目前在MS5805-02BA01氣壓計傳感器的處理上，只是簡單的包裹了一層海綿。實際飛行中，10m/s以下的水平速度下定高飛行效果還是不錯的，但當打滿桿飛行的時候，還是會有明顯的掉高（目測最高2m）。

定高一般通過氣壓高度還有加速度計同時作用，

起飛前需要氣壓校準，理論情況下并且飛控傳感器設計合理且無溫度濕度漂時可以穩定定高，但實際上以上幾個誤差都是存在的。

1，低成本對氣壓計內部噪聲會有影響。

2，氣壓計測量的是靜壓，外部氣流變化不會影響到靜壓，但實際上速度還是會干擾到靜壓。

3，溫度濕度變化也會影響到氣壓度數，沒修正也麻煩。

氣壓計測量的是大氣靜壓，那么氣壓計機艙就必須和外部保持聯通，還要保持空氣的穩定性，但是如果聯通做的不好（沒有和氣流方向保持垂直等因素，和外形設計關系很大），很有可能在飛行過程中氣體被過量『抽出』了，在設計的很好看的一體機上會非常明顯。測得壓強會低于靜壓，造成高度估計值偏高。這時候使用氣壓計估計的高度即使你濾波做的再好，因為氣壓測量系統誤差也可能給你掉十幾米的高度。