六轴四元素解算航向角的c语言代码

以下是使用六轴四元素解算航向角的C语言代码示例：

#include <math.h>

#define PI 3.14159265358979323846

// 陀螺仪、加速度计、磁力计原始数据
float gyro_x, gyro_y, gyro_z; // 陀螺仪角速度，单位：弧度/秒
float accel_x, accel_y, accel_z; // 加速度计加速度，单位：g
float mag_x, mag_y, mag_z; // 磁力计磁场强度，单位：高斯

// 四元素
float q0 = 1, q1 = 0, q2 = 0, q3 = 0;

// 根据加速度计和磁力计数据计算四元素
void update_quaternion() {
    float norm;
    float hx, hy, _2bx, _2bz;
    float s1, s2, s3, s4;
    float q_dot1, q_dot2, q_dot3, q_dot4;

    // 归一化加速度计数据
    norm = sqrt(accel_x * accel_x + accel_y * accel_y + accel_z * accel_z);
    accel_x /= norm;
    accel_y /= norm;
    accel_z /= norm;

    // 归一化磁力计数据
    norm = sqrt(mag_x * mag_x + mag_y * mag_y + mag_z * mag_z);
    mag_x /= norm;
    mag_y /= norm;
    mag_z /= norm;

    // 计算辅助变量
    hx = 2 * mag_x * (0.5 - q2 * q2 - q3 * q3) + 2 * mag_y * (q1 * q2 - q0 * q3) + 2 * mag_z * (q1 * q3 + q0 * q2);
    hy = 2 * mag_x * (q1 * q2 + q0 * q3) + 2 * mag_y * (0.5 - q1 * q1 - q3 * q3) + 2 * mag_z * (q2 * q3 - q0 * q1);
    _2bx = sqrt(hx * hx + hy * hy);
    _2bz = 2 * mag_x * (q1 * q3 - q0 * q2) + 2 * mag_y * (q2 * q3 + q0 * q1) + 2 * mag_z * (0.5 - q1 * q1 - q2 * q2);

    // 计算方向余弦矩阵的误差项
    s1 = -q2 * accel_x + q1 * accel_y + q0 * accel_z;
    s2 = q3 * accel_x + q0 * accel_y - q1 * accel_z;
    s3 = -q0 * accel_x + q3 * accel_y - q2 * accel_z;
    s4 = q1 * accel_x + q2 * accel_y + q3 * accel_z;

    // 计算四元素误差项
    q_dot1 = 0.5 * (-q1 * gyro_x - q2 * gyro_y - q3 * gyro_z) - 0.5 * s1;
    q_dot2 = 0.5 * (q0 * gyro_x + q2 * gyro_z - q3 * gyro_y) - 0.5 * s2;
    q_dot3 = 0.5 * (q0 * gyro_y - q1 * gyro_z + q3 * gyro_x) - 0.5 * s3;
    q_dot4 = 0.5 * (q0 * gyro_z + q1 * gyro_y - q2 * gyro_x) - 0.5 * s4;

    // 更新四元素
    q0 += q_dot1 * dt;
    q1 += q_dot2 * dt;
    q2 += q_dot3 * dt;
    q3 += q_dot4 * dt;

    // 归一化四元素
    norm = sqrt(q0 * q0 + q1 * q1 + q2 * q2 + q3 * q3);
    q0 /= norm;
    q1 /= norm;
    q2 /= norm;
    q3 /= norm;
}

// 获取航向角（单位：弧度）
float get_heading_angle() {
    float yaw;

    // 计算方向余弦矩阵
    float matrix[3][3] = {
        {1 - 2 * q2 * q2 - 2 * q3 * q3, 2 * q1 * q2 - 2 * q0 * q3, 2 * q1 * q3 + 2 * q0 * q2},
        {2 * q1 * q2 + 2 * q0 * q3, 1 - 2 * q1 * q1 - 2 * q3 * q3, 2 * q2 * q3 - 2 * q0 * q1},
        {2 * q1 * q3 - 2 * q0 * q2, 2 * q2 * q3 + 2 * q0 * q1, 1 - 2 * q1 * q1 - 2 * q2 * q2}
    };

    // 计算航向角
    yaw = atan2(matrix[1][0], matrix[0][0]);
    if (yaw < 0) {
        yaw += 2 * PI;
    }

    return yaw;
}

int main() {
    while (1) {
        // 读取陀螺仪、加速度计、磁力计数据
        // ...

        // 更新四元素
        update_quaternion();

        // 获取航向角
        float yaw = get_heading_angle();
    }

    return 0;
}