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關(guān)于MPU6050姿態(tài)解算原理

mpu6050常用作提供飛控運(yùn)行時(shí)的姿態(tài)測量和計(jì)算，在在姿態(tài)結(jié)算中有幾個(gè)重要的概念，歐拉角、四元數(shù)等。

歐拉角：用來表征三維空間中運(yùn)動(dòng)物體繞著坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的情況。即物體的每時(shí)每秒的姿態(tài)可以由歐拉角表出。

四元數(shù)：超復(fù)數(shù)，q=（q0，q1，q2，q3），q0位實(shí)數(shù)，q1，q2，q3為虛部的實(shí)數(shù)。簡單的可以理解為四維空間，就是原有的三維空間加入一個(gè)旋轉(zhuǎn)角。而四元數(shù)可以表征歐拉角，并且計(jì)算方便，故采用四元數(shù)來計(jì)算。在此還要提到加速度和磁力計(jì)補(bǔ)償原理，可以參照http://blog.csdn.net/nemol1990/article/details/21870197？utm_source=tuicool&utm_medium=referral博客中提到的原理與基本概念。在此再啰嗦一下：補(bǔ)償?shù)哪康氖鞘箖蓚€(gè)坐標(biāo)系世界坐標(biāo)系和剛體坐標(biāo)系能夠完全重合，在此基礎(chǔ)上，計(jì)算補(bǔ)償值來修正旋轉(zhuǎn)矩陣，即四元數(shù)矩陣。最終的結(jié)果是解算出四元數(shù)的姿態(tài)，就是四元數(shù)矩陣的各個(gè)元素的值。按照上述博客中的程序解算四元數(shù)的時(shí)候，用到了Kp和Ki兩個(gè)參數(shù)，兩個(gè)參數(shù)的作用是用來控制矯正剛體坐標(biāo)系速度的。即調(diào)節(jié)加速度和磁力計(jì)補(bǔ)償?shù)乃俣龋ㄕ{(diào)節(jié)誤差的生成速度，進(jìn)而調(diào)節(jié)剛體坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系的重合度）

加速計(jì)補(bǔ)償?shù)睦斫猓?/p>

由于重力加速度的原因，加速計(jì)只能補(bǔ)償X-Y軸的偏差，即經(jīng)過解算后的坐標(biāo)中世界坐標(biāo)XOY和剛體坐標(biāo)XOY能夠重合，但是無法補(bǔ)償航向角。

在此基礎(chǔ)上，利用磁力計(jì)進(jìn)行補(bǔ)償，因?yàn)楫?dāng)?shù)卮艌鍪且粋€(gè)橢圓，所以我們把世界坐標(biāo)系的X-AIXS軸對(duì)準(zhǔn)真實(shí)世界的北方，這樣，磁場園只能在XOZ的平面圓里面，所以磁力計(jì)在世界坐標(biāo)系中的分量是［I，0，k］，即在Y軸沒有分量，因?yàn)?0度的夾角余弦為0.但此時(shí)i和k的值并不確定是多少。在剛體坐標(biāo)系中磁力計(jì)的輸出為［a，b，c，］，旋轉(zhuǎn)到和世界坐標(biāo)系中，計(jì)算出i和k，然后，在經(jīng)過旋轉(zhuǎn)把其旋轉(zhuǎn)到剛體坐標(biāo)系中，然后計(jì)算誤差修正旋轉(zhuǎn)矩陣，此時(shí)得到精確的旋轉(zhuǎn)矩陣。

mpu6050姿態(tài)解算程序

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