九轴陀螺仪姿态解算c语言代码

时间: 2023-10-20 07:06:46 浏览: 88
以下是一个九轴陀螺仪姿态解算的C语言代码,基于卡尔曼滤波器,可以实现较为精确的姿态解算。 ``` #include <math.h> #define PI 3.14159265358979323846 // 加速度计、磁力计、陀螺仪数据 float Accel_X, Accel_Y, Accel_Z; float Mag_X, Mag_Y, Mag_Z; float Gyro_X, Gyro_Y, Gyro_Z; // 磁力计校准参数 float Mag_Offset_X, Mag_Offset_Y, Mag_Offset_Z; float Mag_Scale_X, Mag_Scale_Y, Mag_Scale_Z; // 卡尔曼滤波器参数 float Q_angle = 0.001; // 测量误差 float Q_gyro = 0.003; // 陀螺仪误差 float R_angle = 0.5; // 估计误差 float Angle_X, Angle_Y; // 姿态角 float P_00 = 0, P_01 = 0, P_10 = 0, P_11 = 0; float Q_bias = 0, Angle_err = 0; float PCt_0, PCt_1, E, K_0, K_1, t_0, t_1; void Kalman_Filter(float Accel_X, float Accel_Y, float Accel_Z, float Gyro_X, float Gyro_Y, float Gyro_Z, float Mag_X, float Mag_Y, float Mag_Z) { float norm; float hx, hy, hz, bx, bz; float vx, vy, vz; float ex, ey, ez; // 磁力计校准 Mag_X = (Mag_X - Mag_Offset_X) * Mag_Scale_X; Mag_Y = (Mag_Y - Mag_Offset_Y) * Mag_Scale_Y; Mag_Z = (Mag_Z - Mag_Offset_Z) * Mag_Scale_Z; // 计算加速度计和磁力计的模 norm = sqrt(Accel_X * Accel_X + Accel_Y * Accel_Y + Accel_Z * Accel_Z); norm = 1.0 / norm; Accel_X *= norm; Accel_Y *= norm; Accel_Z *= norm; norm = sqrt(Mag_X * Mag_X + Mag_Y * Mag_Y + Mag_Z * Mag_Z); norm = 1.0 / norm; Mag_X *= norm; Mag_Y *= norm; Mag_Z *= norm; // 计算磁场的水平分量 hx = 2 * Mag_X * (0.5 - Accel_Y * Accel_Y - Accel_Z * Accel_Z) + 2 * Mag_Y * (Accel_X * Accel_Y - Accel_Z * Accel_Z) + 2 * Mag_Z * (Accel_X * Accel_Z + Accel_Y * Accel_Z); hy = 2 * Mag_X * (Accel_X * Accel_Y + Accel_Z * Accel_Z) + 2 * Mag_Y * (0.5 - Accel_X * Accel_X - Accel_Z * Accel_Z) + 2 * Mag_Z * (Accel_Y * Accel_Z - Accel_X * Accel_Z); hz = 2 * Mag_X * (Accel_X * Accel_Z - Accel_Y * Accel_Z) + 2 * Mag_Y * (Accel_Y * Accel_Z + Accel_X * Accel_Z) + 2 * Mag_Z * (0.5 - Accel_X * Accel_X - Accel_Y * Accel_Y); bx = sqrt((hx * hx) + (hy * hy)); bz = hz; // 计算陀螺仪的角速度 Gyro_X -= Q_bias; Gyro_Y -= Q_bias; Gyro_Z -= Q_bias; vx = Gyro_X; vy = Gyro_Y; vz = Gyro_Z; // 计算估计的姿态角 Angle_X += vx * dt; Angle_Y += vy * dt; // 计算估计的方差 P_00 += dt * (dt * P_11 - P_01 - P_10 + Q_angle); P_01 -= dt * P_11; P_10 -= dt * P_11; P_11 += dt * (Q_gyro - P_11 * dt); // 计算卡尔曼增益 PCt_0 = C_0 * P_00; PCt_1 = C_1 * P_10; E = R_angle + C_0 * PCt_0 + C_1 * PCt_1; K_0 = PCt_0 / E; K_1 = PCt_1 / E; // 计算角度误差 Angle_err = Angle_X - hx * Angle_Y; // 更新估计值和方差 Angle_X -= K_0 * Angle_err; Q_bias += K_1 * Angle_err; P_00 -= K_0 * PCt_0; P_01 -= K_0 * PCt_1; P_10 -= K_1 * PCt_0; P_11 -= K_1 * PCt_1; // 计算最终的姿态角 Angle_X = Angle_X * 180 / PI; Angle_Y = Angle_Y * 180 / PI; } ``` 需要注意的是,这个代码只是一个简单的示例,实际应用中需要根据具体情况进行调整和优化。同时,由于九轴陀螺仪姿态解算涉及到多个传感器的数据处理和校准,因此在实际应用中需要注意数据的准确性和稳定性。

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