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互补滤波姿态估计程序

2019-07-13 19:08发布

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/** * 6DOF 互补滤波姿态估计(via Mahony) * @param[in] halfT:状态估计周期的一半 */ const float Kp = 3.5, Ki = 0.05; float exInt, eyInt, ezInt; float q0 = 1.0f, q1 = 0.0f, q2 = 0.0f, q3 = 0.0f; // roll,pitch,yaw 都为 0 时对应的四元数值。 void imuEstimatedAttitude(float gx, float gy, float gz, float ax, float ay, float az, float halfT) { float norm; float vx, vy, vz; // v-陀螺仪积分后推算出的重力向量 float ex, ey, ez; // e-两重力向量的叉积（向量间的误差 a与v之间） // 加速度原始数据归一化，得到单位化的加速度。 norm = sqrt(ax*ax + ay*ay + az*az); ax = ax/norm; ay = ay/norm; az = az/norm; // 坐标系变换，将地理坐标系“R系”的重力向量转换到机体坐标系“b系”的v_xyz vx = 2*(q1*q3 - q0*q2); vy = 2*(q0*q1 + q2*q3); vz = q0*q0 - q1*q1 - q2*q2 + q3*q3; // a_xyz是测量得到的重力向量，v_xyz是陀螺积分后的姿态来推算出的重力向量，它们都是机体坐标参照系上的重力向量。 // 那它们之间的误差向量，就是陀螺积分后的姿态和加计测出来的姿态之间的误差。 // 这个叉积向量仍旧是位于机体坐标系上的，而陀螺积分误差也是在机体坐标系， // 而且叉积的大小与陀螺积分误差成正比，正好拿来纠正陀螺仪积分误差。 ex = (ay*vz - az*vy); ey = (az*vx - ax*vz); ez = (ax*vy - ay*vx); // 误差作PI修正 exInt = exInt + ex*Ki; eyInt = eyInt + ey*Ki; ezInt = ezInt + ez*Ki; gx = gx + Kp*ex +exInt; gy = gy + Kp*ey +eyInt; gz = gz + Kp*ez +ezInt; // 四元数微分方程求解 q0 = q0 + (-q1*gx - q2*gy - q3*gz)*halfT; q1 = q1 + (q0*gx + q2*gz - q3*gy)*halfT; q2 = q2 + (q0*gy - q1*gz + q3*gx)*halfT; q3 = q3 + (q0*gz + q1*gy - q2*gx)*halfT; norm = sqrt(q0*q0 + q1*q1 + q2*q2 + q3*q3); q0 = q0/norm; q1 = q1/norm; q2 = q2/norm; q3 = q3/norm; roll = atan2f(2*q2*q3 + 2*q0*q1, -2*q1*q1 - 2*q2*q2 + 1)*57.3; pitch = asinf(2*q1*q3 - 2*q0*q2)*57.3; yaw = -atan2f(2*q1*q2 + 2*q0*q3, -2*q2*q2 -2*q3*q3 + 1)*57.3; }

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