mpu6050姿态解算

mpu6050六轴陀螺仪 作用于四轴无人机,平衡车,机器人等等的电子实作当中,用于姿态判断,掌握了可以发挥自己的想象完成更多更有趣的作品。
mpu6050内置的dmp,实现了载体的姿态解算,不仅简化代码设计,而且降低了mcu的负担,mcu不用进行姿态解算过程,从而有更多的时间去处理其他事件,提高系统实时性。通过硬件平台,软件仿真了三轴陀螺仪、三轴加速度和欧拉角实时变化,结果表明,姿态解算稳定可靠。
mpu6050常用作提供飞控运行时的姿态测量和计算,在在姿态结算中有几个重要的概念,欧拉角、四元数等。
欧拉角:用来表征三维空间中运动物体绕着坐标轴旋转的情况。即物体的每时每秒的姿态可以由欧拉角表出。
四元数:超复数,q=(q0,q1,q2,q3),q0位实数,q1,q2,q3为虚部的实数。简单的可以理解为四维空间,就是原有的三维空间加入一个旋转角。而四元数可以表征欧拉角,并且计算方便,故采用四元数来计算。在此还要提到加速度和磁力计补偿原理,可以参照http://blog.csdn.net/nemol1990/article/details/21870197?utm_source=tuicool&utm_medium=referral 博客中提到的原理与基本概念。在此再啰嗦一下:补偿的目的是使两个坐标系世界坐标系和刚体坐标系能够完全重合,在此基础上,计算补偿值来修正旋转矩阵,即四元数矩阵。最终的结果是解算出四元数的姿态,就是四元数矩阵的各个元素的值。按照上述博客中的程序解算四元数的时候,用到了kp和ki两个参数,两个参数的作用是用来控制矫正刚体坐标系速度的。即调节加速度和磁力计补偿的速度(调节误差的生成速度,进而调节刚体坐标系和世界坐标系的重合度)
加速计补偿的理解: 由于重力加速度的原因,加速计只能补偿x-y轴的偏差,即经过解算后的坐标中世界坐标xoy和刚体坐标xoy能够重合,但是无法补偿航向角。
在此基础上,利用磁力计进行补偿,因为当地磁场是一个椭圆,所以我们把世界坐标系的x-aixs轴对准真实世界的北方,这样,磁场园只能在xoz的平面圆里面,所以磁力计在世界坐标系中的分量是[i,0,k],即在y轴没有分量,因为90度的夹角余弦为0.但此时i和k的值并不确定是多少。在刚体坐标系中磁力计的输出为[a,b,c,],旋转到和世界坐标系中,计算出i和k,然后,在经过旋转把其旋转到刚体坐标系中,然后计算误差修正旋转矩阵,此时得到精确的旋转矩阵。

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