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MPU6050姿态解算的原理是什么

MPU6050姿态解算的原理是什么?
MPU6050姿态解算的程序该如何去是实现呢?

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白旭蕊

2021-12-17 10:37:53
描述
关于MPU6050姿态解算原理
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。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。

mpu6050姿态解算程序
08.MPU6050Hardwareioi2c.c
08.MPU6050Hardwareioi2c.h
08.MPU6050Hardwarempu6050.c
08.MPU6050Hardwarempu6050.h
08.MPU6050Hardwarenrf24l01.c
08.MPU6050Hardwarenrf24l01.h
08.MPU6050Hardwarespi.c
08.MPU6050Hardwarespi.h
08.MPU6050LibrariesCMSISCMSISENDUSERLICENCEAGREEMENT.pdf
08.MPU6050LibrariesCMSISDeviceSTSTM32F4xxIncludestm32f4xx.h
08.MPU6050LibrariesCMSISDeviceSTSTM32F4xxIncludesystem_stm32f4xx.h
08.MPU6050LibrariesCMSISDeviceSTSTM32F4xxSourceTemplatesarmstartup_stm32f4xx.s
08.MPU6050LibrariesCMSISDeviceSTSTM32F4xxSourceTemplatesgcc_ride7startup_stm32f4xx.s
08.MPU6050LibrariesCMSISDeviceSTSTM32F4xxSourceTemplatesiarstartup_stm32f4xx.s
08.MPU6050LibrariesCMSISDeviceSTSTM32F4xxSourceTemplatessystem_stm32f4xx.c
08.MPU6050LibrariesCMSISDeviceSTSTM32F4xxSourceTemplatesTASKINGcstart_thumb2.asm
08.MPU6050LibrariesCMSISDeviceSTSTM32F4xxSourceTemplatesTrueSTUDIOstartup_stm32f4xx.s
08.MPU6050LibrariesCMSISDocumentationCMSIS-SVD_Schema_1_0.xsd
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08.MPU6050LibrariesCMSISREADME.txt
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08.MPU6050LibrariesSTM32F4xx_StdPeriph_Driverincstm32f4xx_adc.h
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