在STM32中使用卡尔曼滤波算法,实现对三轴加速度传感器采集到的加速度进行滤波处理(C代码实现)

时间: 2024-03-20 11:39:28 浏览: 10
以下是在STM32中使用卡尔曼滤波算法,实现对三轴加速度传感器采集到的加速度进行滤波处理的C代码实现示例: ```c #include "stm32f4xx.h" /* 定义卡尔曼滤波器参数 */ #define Q 0.001 // 过程噪声协方差 #define R 0.01 // 测量噪声协方差 /* 定义状态估计向量和状态协方差矩阵 */ float X[3] = {0, 0, 0}; // 初始状态估计向量 float P[3][3] = {{1, 0, 0}, {0, 1, 0}, {0, 0, 1}}; // 初始状态协方差矩阵 /* 定义测量值矩阵 */ float Z[3] = {0, 0, 0}; // 初始测量值矩阵 /* 定义卡尔曼滤波器参数更新函数 */ void KalmanFilter_Update(float *X, float *P, float *Z, float *Acc) { float H[3][3] = {{1, 0, 0}, {0, 1, 0}, {0, 0, 1}}; // 测量矩阵 float K[3][3] = {0}; // 卡尔曼增益矩阵 float Y[3] = {0}; // 测量残差 float S[3][3] = {0}; // 测量残差协方差矩阵 float I[3][3] = {{1, 0, 0}, {0, 1, 0}, {0, 0, 1}}; // 单位矩阵 float F[3][3] = {{1, 0, 0}, {0, 1, 0}, {0, 0, 1}}; // 状态转移矩阵 float G[3][3] = {{0.5, 0, 0}, {0, 0.5, 0}, {0, 0, 0.5}}; // 过程噪声协方差矩阵 float Q[3][3] = {0}; // 过程噪声协方差矩阵 float R[3][3] = {0}; // 测量噪声协方差矩阵 /* 更新状态转移矩阵 */ F[0][1] = Acc[2]; F[0][2] = -Acc[1]; F[1][0] = -Acc[2]; F[1][2] = Acc[0]; F[2][0] = Acc[1]; F[2][1] = -Acc[0]; /* 更新过程噪声协方差矩阵 */ Q[0][0] = Q; Q[1][1] = Q; Q[2][2] = Q; /* 更新测量噪声协方差矩阵 */ R[0][0] = R; R[1][1] = R; R[2][2] = R; /* 进行状态预测 */ float XP[3] = {0}; // 预测状态估计向量 float PP[3][3] = {0}; // 预测状态协方差矩阵 for (int i=0; i<3; i++) { for (int j=0; j<3; j++) { XP[i] += F[i][j] * X[j]; PP[i][j] = F[i][j] * P[j][j] * F[j][i] + G[i][j] * Q[j][j]; } } /* 更新卡尔曼增益矩阵 */ for (int i=0; i<3; i++) { for (int j=0; j<3; j++) { S[i][j] = H[i][j] * PP[j][j] * H[j][i] + R[i][j]; } } for (int i=0; i<3; i++) { for (int j=0; j<3; j++) { K[i][j] = PP[i][j] * H[j][i] / S[j][j]; } } /* 更新状态估计向量和状态协方差矩阵 */ for (int i=0; i<3; i++) { Y[i] = Z[i] - XP[i]; X[i] = XP[i] + K[i][i] * Y[i]; for (int j=0; j<3; j++) { P[i][j] = (I[i][j] - K[i][j] * H[j][i]) * PP[j][j]; } } } int main(void) { /* 初始化GPIO模块或者外设模块,读取加速度传感器数据 */ float Acc[3] = {0}; // 三轴加速度值 /* 循环进行卡尔曼滤波 */ while (1) { /* 读取传感器数据 */ Acc[0] = ReadAccX(); Acc[1] = ReadAccY(); Acc[2] = ReadAccZ(); /* 进行卡尔曼滤波 */ KalmanFilter_Update(X, P, Z, Acc); /* 输出滤波结果 */ float Acc_Filtered[3] = {0}; // 滤波后的三轴加速度值 Acc_Filtered[0] = X[0]; Acc_Filtered[1] = X[1]; Acc_Filtered[2] = X[2]; printf("Filtered acceleration: (%f, %f, %f)\n", Acc_Filtered[0], Acc_Filtered[1], Acc_Filtered[2]); } } ``` 需要根据具体的应用场景进行设置卡尔曼滤波器的参数,以及读取加速度传感器数据的函数。同时需要注意,由于卡尔曼滤波算法需要进行大量的矩阵运算,因此需要使用高效的矩阵计算库或者手动优化矩阵计算代码,以提高算法的执行效率。

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