C语言实现全面捷联惯性导航算法C语言

全面捷联惯性导航算法（Full Attitude and Navigation System - FANS）是一种常用的惯性导航算法，可以通过融合多个惯性传感器的测量值，实现高精度的位置、速度和姿态估计。以下是一个简单的 C 语言实现：

#include <stdio.h>
#include <math.h>

// 定义常量
#define dt 0.01    // 时间间隔
#define g 9.81    // 重力加速度

// 定义变量
float acc[3], gyro[3], mag[3];    // 传感器数据
float q[4] = {1, 0, 0, 0};    // 初始四元数
float euler[3] = {0, 0, 0};    // 初始欧拉角
float pos[3] = {0, 0, 0};    // 初始位置
float vel[3] = {0, 0, 0};    // 初始速度

// 四元数归一化函数
void normalizeQuaternion(float q[4]) {
    float norm = sqrt(q[0]*q[0] + q[1]*q[1] + q[2]*q[2] + q[3]*q[3]);
    q[0] /= norm;
    q[1] /= norm;
    q[2] /= norm;
    q[3] /= norm;
}

// 四元数更新函数
void updateQuaternion(float q[4], float gyro[3]) {
    float qdot[4];
    qdot[0] = 0.5*(-q[1]*gyro[0] - q[2]*gyro[1] - q[3]*gyro[2]);
    qdot[1] = 0.5*(q[0]*gyro[0] + q[2]*gyro[2] - q[3]*gyro[1]);
    qdot[2] = 0.5*(q[0]*gyro[1] - q[1]*gyro[2] + q[3]*gyro[0]);
    qdot[3] = 0.5*(q[0]*gyro[2] + q[1]*gyro[1] - q[2]*gyro[0]);
    q[0] += qdot[0] * dt;
    q[1] += qdot[1] * dt;
    q[2] += qdot[2] * dt;
    q[3] += qdot[3] * dt;
    normalizeQuaternion(q);
}

// 四元数转欧拉角函数
void quaternionToEuler(float q[4], float euler[3]) {
    euler[0] = atan2(2*(q[0]*q[1] + q[2]*q[3]), 1 - 2*(q[1]*q[1] + q[2]*q[2]));
    euler[1] = asin(2*(q[0]*q[2] - q[3]*q[1]));
    euler[2] = atan2(2*(q[0]*q[3] + q[1]*q[2]), 1 - 2*(q[2]*q[2] + q[3]*q[3]));
}

// 加速度计校准函数
void calibrateAcc(float acc[3], float q[4]) {
    float acc_norm = sqrt(acc[0]*acc[0] + acc[1]*acc[1] + acc[2]*acc[2]);
    float acc_norm_inv = 1 / acc_norm;
    float acc_body[3];
    acc_body[0] = (2*(q[1]*q[3] - q[0]*q[2])*acc_norm_inv) + acc[0];
    acc_body[1] = (2*(q[0]*q[1] + q[2]*q[3])*acc_norm_inv) + acc[1];
    acc_body[2] = (2*(q[0]*q[0] + q[3]*q[3])*acc_norm_inv) + acc[2];
    acc[0] = acc_body[0];
    acc[1] = acc_body[1];
    acc[2] = acc_body[2];
}

// 磁力计校准函数
void calibrateMag(float mag[3], float q[4]) {
    float mag_norm = sqrt(mag[0]*mag[0] + mag[1]*mag[1] + mag[2]*mag[2]);
    float mag_norm_inv = 1 / mag_norm;
    float mag_body[3];
    mag_body[0] = (2*(q[1]*q[1] + q[0]*q[0]) - 1)*mag_norm_inv*mag[0];
    mag_body[1] = (2*(q[1]*q[2] - q[0]*q[3]))*mag_norm_inv*mag[1];
    mag_body[2] = (2*(q[1]*q[3] + q[0]*q[2]))*mag_norm_inv*mag[2];
    mag[0] = mag_body[0];
    mag[1] = mag_body[1];
    mag[2] = mag_body[2];
}

int main() {
    // 循环计算位移和速度
    for (int i = 0; i < len(acc); i++) {
        // 校准加速度计和磁力计
        calibrateAcc(acc, q);
        calibrateMag(mag, q);
        
        // 计算加速度和角速度
        float a[3] = {acc[0], acc[1], acc[2] - g};
        float omega[3] = {gyro[0], gyro[1], gyro[2]};
        
        // 更新四元数
        updateQuaternion(q, omega);
        
        // 四元数转欧拉角
        quaternionToEuler(q, euler);
        
        // 计算位置和速度
        vel[0] += a[0] * dt;
        vel[1] += a[1] * dt;
        vel[2] += a[2] * dt;
        pos[0] += vel[0] * dt;
        pos[1] += vel[1] * dt;
        pos[2] += vel[2] * dt;
    }
    
    return 0;
}

以上是一个简单的 C 语言实现，具体实现方式还需要根据具体的场景和需求进行调整。