mahony算法c语言

以下是Mahony算法的C语言实现代码：

#include <math.h>

#define sampleFreq  512.0f    // 采样频率，单位为Hz
#define twoKpDef    (2.0f * 0.5f) // 2倍的增益比例因子Kp
#define twoKiDef    (2.0f * 0.1f) // 2倍的积分比例因子Ki

float twoKp = twoKpDef; // 计算增益比例因子Kp
float twoKi = twoKiDef; // 计算积分比例因子Ki

float q0 = 1.0f, q1 = 0.0f, q2 = 0.0f, q3 = 0.0f; // 四元数，初始值为[1,0,0,0]
float exInt = 0.0f, eyInt = 0.0f, ezInt = 0.0f; // 误差积分

void MahonyAHRSupdateIMU(float gx, float gy, float gz, float ax, float ay, float az, float mx, float my, float mz)
{
    float recipNorm;
    float halfvx, halfvy, halfvz;
    float halfex, halfey, halfez;

    // 将加速度计测量值转换为重力加速度分量
    float norm = sqrt(ax*ax + ay*ay + az*az);
    ax /= norm;
    ay /= norm;
    az /= norm;

    // 将磁力计测量值转换为磁场分量
    norm = sqrt(mx*mx + my*my + mz*mz);
    mx /= norm;
    my /= norm;
    mz /= norm;

    // 计算四元数微分方程的右边项，即四元数导数
    float qDot1 = 0.5f * (-q1 * gx - q2 * gy - q3 * gz);
    float qDot2 = 0.5f * (q0 * gx + q2 * gz - q3 * gy);
    float qDot3 = 0.5f * (q0 * gy - q1 * gz + q3 * gx);
    float qDot4 = 0.5f * (q0 * gz + q1 * gy - q2 * gx);

    // 将磁场向量旋转到地理坐标系中
    float hx, hy, bx, bz;
    hx = mx * q0*q0 - 2 * q0*my*q3 + 2 * q0*mz*q2 + mx*q1*q1 + 2 * q1*my*q2 + 2 * q1*mz*q3 - mx*q2*q2 - mx*q3*q3;
    hy = 2 * q0*mx*q3 + my * q0*q0 - 2 * q0*mz*q1 + 2 * q1*mx*q2 - my*q1*q1 + 2 * q1*mz*q3 - my*q2*q2 - my*q3*q3;
    bx = sqrt(hx*hx + hy*hy);
    bz = 2 * q0*mx*q2 + 2 * q0*my*q1 + mz * q0*q0 - 2 * q1*mx*q3 - 2 * q1*my*q2 + mz*q1*q1 - mz*q2*q2 + mz*q3*q3;

    // 计算估计的方向
    float halfvx = q1*q3 - q0*q2;
    float halfvy = q0*q1 + q2*q3;
    float halfvz = q0*q0 - 0.5f + q3*q3;

    // 计算误差项
    halfex = (ay*halfvz - az*halfvy) + bx*(q0*q0 + q1*q1 - q2*q2 - q3*q3);
    halfey = (az*halfvx - ax*halfvz) + bz*(q0*q0 - q1*q1 + q2*q2 - q3*q3);
    halfez = (ax*halfvy - ay*halfvx) + bx*(q0*q0 - q1*q1 - q2*q2 + q3*q3);

    // 对误差进行积分
    exInt += halfex * twoKi / sampleFreq;
    eyInt += halfey * twoKi / sampleFreq;
    ezInt += halfez * twoKi / sampleFreq;

    // 加入误差积分项后再次计算误差项
    gx += twoKp*halfex + exInt;
    gy += twoKp*halfey + eyInt;
    gz += twoKp*halfez + ezInt;

    // 更新四元数
    q0 += (-q1*gx - q2*gy - q3*gz)*0.5f / sampleFreq;
    q1 += (q0*gx + q2*gz - q3*gy)*0.5f / sampleFreq;
    q2 += (q0*gy - q1*gz + q3*gx)*0.5f / sampleFreq;
    q3 += (q0*gz + q1*gy - q2*gx)*0.5f / sampleFreq;

    // 对四元数进行归一化
    recipNorm = 1.0f / sqrt(q0*q0 + q1*q1 + q2*q2 + q3*q3);
    q0 *= recipNorm;
    q1 *= recipNorm;
    q2 *= recipNorm;
    q3 *= recipNorm;
}

注意：本代码仅供参考，实际使用时需要根据具体情况进行适当的修改和调试。