mpu6050姿态解算

MPU6050姿态解算需要使用卡尔曼滤波算法，它可以通过融合陀螺仪和加速度计的数据来计算出物体的姿态角。以下是一个简单的MPU6050姿态解算的代码示例：

#include <Wire.h>
#include <MPU6050.h>

MPU6050 mpu;

//卡尔曼滤波参数
#define Kp 2.0f  //比例增益
#define Ki 0.005f  //积分增益
#define halfT 0.0005f  //采样周期的一半

//加速度计和陀螺仪原始数据
int16_t ax, ay, az;
int16_t gx, gy, gz;

//角度计算
float pitch, roll, yaw;  //俯仰角、翻滚角、偏航角
float q0 = 1, q1 = 0, q2 = 0, q3 = 0;  //四元数

//Kalman滤波参数初始化
float exInt = 0, eyInt = 0, ezInt = 0;  //误差积分

void setup() {
  Wire.begin();
  mpu.initialize();
  //校准MPU6050
  mpu.calibrateGyro();
  mpu.calibrateAccel();
}

void loop() {
  mpu.getMotion6(&ax, &ay, &az, &gx, &gy, &gz);
  //加速度计和陀螺仪数据转换为弧度制
  float axr = ax / 16384.0f;
  float ayr = ay / 16384.0f;
  float azr = az / 16384.0f;
  float wxr = gx / 131.0f * PI / 180.0f;
  float wyr = gy / 131.0f * PI / 180.0f;
  float wzr = gz / 131.0f * PI / 180.0f;

  //计算四元数的变化率
  float norm = sqrt(axr * axr + ayr * ayr + azr * azr);
  if (norm == 0) return;
  axr /= norm;
  ayr /= norm;
  azr /= norm;
  float vx = 2 * (q1 * q3 - q0 * q2);
  float vy = 2 * (q0 * q1 + q2 * q3);
  float vz = q0 * q0 - q1 * q1 - q2 * q2 + q3 * q3;
  float ex = (ayr * vz - azr * vy);
  float ey = (azr * vx - axr * vz);
  float ez = (axr * vy - ayr * vx);
  exInt += ex * Ki;
  eyInt += ey * Ki;
  ezInt += ez * Ki;
  wxr += Kp * ex + exInt;
  wyr += Kp * ey + eyInt;
  wzr += Kp * ez + ezInt;

  //计算四元数
  float gx = wxr * halfT;
  float gy = wyr * halfT;
  float gz = wzr * halfT;
  q0 += (-q1 * gx - q2 * gy - q3 * gz) * halfT;
  q1 += (q0 * gx + q2 * gz - q3 * gy) * halfT;
  q2 += (q0 * gy - q1 * gz + q3 * gx) * halfT;
  q3 += (q0 * gz + q1 * gy - q2 * gx) * halfT;

  //计算俯仰角、翻滚角和偏航角
  pitch = asin(-2 * q1 * q3 + 2 * q0 * q2) * 180 / PI;
  roll = atan2(2 * q2 * q3 + 2 * q0 * q1, -2 * q1 * q1 - 2 * q2 * q2 + 1) * 180 / PI;
  yaw = atan2(2 * q1 * q2 + 2 * q0 * q3, -2 * q2 * q2 - 2 * q3 * q3 + 1) * 180 / PI;

  Serial.print("Pitch: ");
  Serial.print(pitch);
  Serial.print("\tRoll: ");
  Serial.print(roll);
  Serial.print("\tYaw: ");
  Serial.println(yaw);
  delay(10);
}

该代码使用了卡尔曼滤波算法来融合加速度计和陀螺仪的数据，计算出物体的姿态角。需要注意的是，在使用卡尔曼滤波算法时，需要对其参数进行调整以达到最佳效果。