新手四旋翼算法总结_贪心算法学习总结
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新手四旋翼算法总结 一．姿态结算（匿名版程序）
首先，程序中一般用了两种求解姿态的方法，一种为欧拉角法，一种为四元数法
（1）欧拉角法静止状态，或者总加速度只是稍微大于g时，由加计算出的值比较准确。
使用欧拉角表示姿态，令Φ,θ和Φ代表ZYX 欧拉角，分别称为偏航角、俯仰角和横滚角。载体坐标系下的 加 速 度(axB,ayB,azB)和参考坐标系下的加速度(axN, ayN, azN)之间的关系可表示为(1)。其中 c 和 s 分别代表 cos 和 sin。axB,ayB,azB就是mpu读出来的三个值。
这个矩阵就是三个旋转矩阵相乘得到的，因为矩阵的乘法可以表示旋转。
ccaxBayBcsssc azBsscsccsccssssccsssaxNayN(1)scccazNaxN0ayN0（2）azNg飞行器处于静止状态，此时参考系下的加速度等于重力加速度，即
把（2）代入（1）可以解的arctg(axBaa2yB2zB)（3）
arctgayB（4）azB即为初始俯仰角和横滚角，通过加速度计得到载体坐标系下的加速度即可将其解出，偏航角可以通过电子罗盘求出。
（2）四元数法（通过处理单位采样时间内的角增量(mpu的陀螺仪得到的就是角增量)，为了避免噪声的微分放大，应该直接用角增量-------抄的书）
上匿名的程序
void IMUupdate(float gx, float gy, float gz, float ax, float ay, float az){
float norm;// float hx, hy, hz, bx, bz;
float vx, vy, vz;// wx, wy, wz;
float ex, ey, ez;
// 先把这些用得到的值算好
float q0q0 = q0*q0;
float q0q1 = q0*q1;
float q0q2 = q0*q2;// float q0q3 = q0*q3;
float q1q1 = q1*q1;// float q1q2 = q1*q2;
float q1q3 = q1*q3;
float q2q2 = q2*q2;
float q2q3 = q2*q3;
float q3q3 = q3*q3;
if(ax*ay*az==0)
return;
norm = sqrt(ax*ax + ay*ay + az*az);
//acc数据归一化
ax = ax /norm;
ay = ay / norm;
az = az / norm;
// estimated direction of gravity and flux(v and w)
vx = 2*(q1q3q1q1az*vy);
//向量外积在相减得到差分就是误差
ey =(az*vxay*vx);
exInt = exInt + ex * Ki;
//对误差进行积分
eyInt = eyInt + ey * Ki;
ezInt = ezInt + ez * Ki;
// adjusted gyroscope measurements
gx = gx + Kp*ex + exInt;
//将误差PI后补偿到陀螺仪，即补偿零点漂移
gy = gy + Kp*ey + eyInt;
gz = gz + Kp*ez + ezInt;
//这里的gz由于没有观测者进行矫正会产生漂移，表现出来的就是积分自增或自减
// integrate quaternion rate and normalise
//四元素的微分方程
q0 = q0 +(-q1*gxq3*gz)*halfT;
q1 = q1 +(q0*gx + q2*gzq1*gz + q3*gx)*halfT;
q3 = q3 +(q0*gz + q1*gy2 * q3* q3 + 1)* 57.3;// yaw
Q_ANGLE.Y = asin(-2 * q1 * q3 + 2 * q0* q2)* 57.3;// pitch
Q_ANGLE.X = atan2(2 * q2 * q3 + 2 * q0 * q1,-2 * q1 * q1q0q2);
/
vy = 2*(q0q1 + q2q3);
vz = q0q0q2q2 + q3q3;可以看到vx，vy，vz为CRb的最后一列的三项，四元数矩阵带入（1）式得vx，vy，vz分别是axB，ayB，azB每一项g前的系数。且静止情况下vx，vy，vz组成向量模长基本可以认为为1.3.norm = sqrt(ax*ax + ay*ay + az*az);
//acc数据归一化
ax = ax /norm;
ay = ay / norm;
az = az / norm;以上已说，由四元数倒推回去的加速度，向量模长为1，为了比较误差进行归1化，算的由加计得出的向量。4.ex =(ay*vzax*vz);
ez =(ax*vyq2*gyq3*gy)*halfT;
q2 = q2 +(q0*gyq2*gx)*halfT;对四元数进行跟新，这里用的是方程的数值解法，求得的解释近似解，总之就是跟新了四元数 8．
norm = sqrt(q0*q0 + q1*q1 + q2*q2 + q3*q3);
q0 = q0 / norm;
q1 = q1 / norm;
q2 = q2 / norm;
q3 = q3 / norm;对四元数进行规范化，即化为模长为1，因为只有规范化的四元数才能表示刚体旋转。9．
Q_ANGLE.Y = asin(-2 * q1 * q3 + 2 * q0* q2)* 57.3;// pitch
Q_ANGLE.X = atan2(2 * q2 * q3 + 2 * q0 * q1,-2 * q1 * q1ACC_OFFSET.X;MPU6050_ACC_LAST.Y=((((int16_t)mpu6050_buffer[2])
这里还要说一点，这里加速计的数据用的是滑动平均值滤波法 void Prepare_Data(void){ static uint8_t filter_cnt=0;int32_t temp1=0,temp2=0,temp3=0;uint8_t i;
MPU6050_Read();MPU6050_Dataanl();
ACC_X_BUF[filter_cnt] = MPU6050_ACC_LAST.X;ACC_Y_BUF[filter_cnt] = MPU6050_ACC_LAST.Y;ACC_Z_BUF[filter_cnt] = MPU6050_ACC_LAST.Z;for(i=0;i
temp1 += ACC_X_BUF[i];
temp2 += ACC_Y_BUF[i];
temp3 += ACC_Z_BUF[i];}
ACC_AVG.X = temp1 / FILTER_NUM;ACC_AVG.Y = temp2 / FILTER_NUM;ACC_AVG.Z = temp3 / FILTER_NUM;filter_cnt++;if(filter_cnt==FILTER_NUM)filter_cnt=0;
GYRO_I.X += MPU6050_GYRO_LAST.X*Gyro_G*0.0001;GYRO_I.Y += MPU6050_GYRO_LAST.Y*Gyro_G*0.0001;GYRO_I.Z += MPU6050_GYRO_LAST.Z*Gyro_G*0.0001;} 资料在附带文件中。
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