包含imr文件读取的惯导初始对准代码

时间: 2024-01-11 19:02:26 浏览: 28
以下是一个基于C++的惯导初始对准代码,它可以读取IMU数据文件并进行惯导初始对准: ``` #include <iostream> #include <fstream> #include <string> #include <cmath> using namespace std; // IMU数据结构体 struct IMUData { double ax, ay, az; // 加速度计测量值 double gx, gy, gz; // 陀螺仪测量值 double mx, my, mz; // 磁力计测量值 double roll, pitch, yaw; // 欧拉角 }; // 惯导初始对准类 class INSAlignment { public: INSAlignment() {} ~INSAlignment() {} // 读取IMU数据文件 void readIMUDataFile(const string& filename) { ifstream input(filename); if (!input.is_open()) { cerr << "Error: Failed to open file " << filename << endl; return; } string line; while (getline(input, line)) { IMUData data; sscanf(line.c_str(), "%lf,%lf,%lf,%lf,%lf,%lf,%lf,%lf,%lf,%lf,%lf,%lf,%lf", &data.ax, &data.ay, &data.az, &data.gx, &data.gy, &data.gz, &data.mx, &data.my, &data.mz, &data.roll, &data.pitch, &data.yaw); imu_data_.push_back(data); } input.close(); cout << "Successfully loaded " << imu_data_.size() << " IMU data." << endl; } // 惯导初始对准 void insAlignment() { // 初始化 double roll = imu_data_[0].roll; double pitch = imu_data_[0].pitch; double yaw = imu_data_[0].yaw; double q0 = cos(yaw/2) * cos(pitch/2) * cos(roll/2) + sin(yaw/2) * sin(pitch/2) * sin(roll/2); double q1 = cos(yaw/2) * cos(pitch/2) * sin(roll/2) - sin(yaw/2) * sin(pitch/2) * cos(roll/2); double q2 = cos(yaw/2) * sin(pitch/2) * cos(roll/2) + sin(yaw/2) * cos(pitch/2) * sin(roll/2); double q3 = sin(yaw/2) * cos(pitch/2) * cos(roll/2) - cos(yaw/2) * sin(pitch/2) * sin(roll/2); double phi = roll; double theta = pitch; double psi = yaw; // 循环处理IMU数据 for (int i = 1; i < imu_data_.size(); ++i) { double dt = 0.01; // 时间间隔 double ax = imu_data_[i].ax; double ay = imu_data_[i].ay; double az = imu_data_[i].az; double gx = imu_data_[i].gx * M_PI / 180.0; double gy = imu_data_[i].gy * M_PI / 180.0; double gz = imu_data_[i].gz * M_PI / 180.0; double mx = imu_data_[i].mx; double my = imu_data_[i].my; double mz = imu_data_[i].mz; // 更新姿态 double q0_dot = -0.5 * q1 * gx - 0.5 * q2 * gy - 0.5 * q3 * gz; double q1_dot = 0.5 * q0 * gx + 0.5 * q2 * gz - 0.5 * q3 * gy; double q2_dot = 0.5 * q0 * gy - 0.5 * q1 * gz + 0.5 * q3 * gx; double q3_dot = 0.5 * q0 * gz + 0.5 * q1 * gy - 0.5 * q2 * gx; q0 += q0_dot * dt; q1 += q1_dot * dt; q2 += q2_dot * dt; q3 += q3_dot * dt; double norm = sqrt(q0*q0 + q1*q1 + q2*q2 + q3*q3); q0 /= norm; q1 /= norm; q2 /= norm; q3 /= norm; double m11 = q0*q0 + q1*q1 - q2*q2 - q3*q3; double m12 = 2 * (q1*q2 + q0*q3); double m13 = 2 * (q1*q3 - q0*q2); double m21 = 2 * (q1*q2 - q0*q3); double m22 = q0*q0 - q1*q1 + q2*q2 - q3*q3; double m23 = 2 * (q2*q3 + q0*q1); double m31 = 2 * (q1*q3 + q0*q2); double m32 = 2 * (q2*q3 - q0*q1); double m33 = q0*q0 - q1*q1 - q2*q2 + q3*q3; double hx = mx * m11 + my * m12 + mz * m13; double hy = mx * m21 + my * m22 + mz * m23; double hz = mx * m31 + my * m32 + mz * m33; double bx = sqrt(hx*hx + hy*hy); double bz = hz; double phi_dot = gx + gy * sin(phi) * tan(theta) + gz * cos(phi) * tan(theta); double theta_dot = gy * cos(phi) - gz * sin(phi); double psi_dot = gy * sin(phi) / cos(theta) + gz * cos(phi) / cos(theta); phi += phi_dot * dt; theta += theta_dot * dt; psi += psi_dot * dt; // 更新磁力计偏差 double k = 0.01; // 磁力计偏差更新速率 mx -= bx * k; mz -= bz * k; imu_data_[i].roll = phi; imu_data_[i].pitch = theta; imu_data_[i].yaw = psi; } cout << "INS alignment completed." << endl; } // 输出姿态角 void printAttitude() { for (int i = 0; i < imu_data_.size(); ++i) { cout << "roll: " << imu_data_[i].roll << ", "; cout << "pitch: " << imu_data_[i].pitch << ", "; cout << "yaw: " << imu_data_[i].yaw << endl; } } private: vector<IMUData> imu_data_; // IMU数据 }; int main() { INSAlignment ins_alignment; ins_alignment.readIMUDataFile("imu_data.txt"); ins_alignment.insAlignment(); ins_alignment.printAttitude(); return 0; } ``` 其中,IMU数据文件的格式为: ``` ax,ay,az,gx,gy,gz,mx,my,mz,roll,pitch,yaw ``` 每行代表一组IMU数据,以逗号分隔,分别表示加速度计测量值($a_x, a_y, a_z$)、陀螺仪测量值($g_x, g_y, g_z$)、磁力计测量值($m_x, m_y, m_z$)以及姿态角($roll, pitch, yaw$)。

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