加速度计测量原理
加速度计用来感测运载体的线运动信息，是惯导系统的核心器件，其精度和性能基本上决定了惯导系统的精度和性能。
通常，加速度计的工作原理是通过测量弹簧拉一小质量块产生的形变量来得到加速度的。由于加速度计的动态固有频率较高，所以加速度计响应灵敏。弹簧形变大小取决于质量块上的合外力，这个力等于质量块的质量乘以重力加速度矢量和运动加速度矢量之和，意味着加速度计除测量物体运动加速度外，还测量重力加速度。
图3-23所示是加速度计的简化模型，由质量块、弹簧和阻尼器组成，敏感轴x垂直向上。图中虚线O点位置表示基座无加速度时质量块处于自由状态时的位置。假设基座沿图示方向有加速度a，则质量块在惯性力作用下，使得弹簧发生变形，且阻尼力与变形速率方向相反，由此可得
式（3-16）中，等号左边mg表示阻尼器测得的阻尼力，
表示弹簧上测得的弹簧力；等号左边的F表示质量块受到的除重力以外的合外力，即质量块的质量乘以物体运动加速度。
当质量块运动达到稳态时，有a-g=-cx/m=-F弹/m。把
称为比力，即作用在单位质量上的非引力外力。而a=g-F弹/m，所以加速度计的输出和重力加速度做差才能得到基座的运动加速度，即加速度计测量值包含重力加速度，其实际感测的不是运载体的加速度，而是比力，即作用在单位质量上的惯性力与引力的合力。比力代表了作用在单位质量上的弹簧力，与弹簧形变量成正比。
图3-23 加速度计简化模型
在开源Pixhawk飞控上，装备了两个MEMS三轴加速度计，一个是在集成了三轴加速度计和三轴磁力计的LSM303D芯片里，另一个是在集成了三轴陀螺仪和三轴加速度计的MPU6000芯片里（图3-24～图3-26）。
图3-24 MPU6000
图3-25 LSM303D
图3-26 Pixhawk飞控上的MPU6000和LSM303D芯片
MEMS三轴加速度计是采用压阻式、压电式和电容式工作原理，产生的加速度（压力或者位移）分别正比于电阻、电压和电容的变化。这些变化可以通过相应的放大和滤波电路进行采集。但是MEMS三轴加速度计的缺点是受振动影响较大，所以无人机飞控安装一定要做好减振措施（图3-27）。
图3-27 MEMS加速度计简图及扫描电子显微镜照片
将飞控正确安装于无人机上，使得飞控壳体上的箭头标识与无人机机体坐标系纵轴正方向保持一致，则飞控上的加速度计测量的是无人机机体坐标系下的加速度（图3-28、图3-29）。
图3-28 MEMS三轴陀螺仪内部结构
图3-29 飞控装机示意
如图3-30所示，O-XYZ坐标系为无人机机体坐标系，Rx、Ry、Rz分别是MEMS三轴加速度计测量的机体坐标系下3个轴向加速度，R为包含重力加速度的合加速度（图3-30）。
矢量R是加速度计所检测的矢量（重力和惯性力的合成）。Rx、Ry、Rz是矢量R在X、Y、Z轴上的投影，并满足下列关系：
通过坐标系变换，可以将机体坐标系下的合加速度转换到地理坐标系中，然后减去重力加速度矢量就是地理坐标系下无人机的加速度了。
图3-30 MEMS三轴加速度计测得的合加速度