九轴姿态角度测量传感器数据滤波代码
时间: 2023-05-29 15:04:43 浏览: 86
由于九轴姿态角度测量传感器数据涉及到加速度计、陀螺仪和磁力计三种传感器,因此需要对它们的数据进行滤波处理,以提高精度和稳定性。以下是一个基于卡尔曼滤波算法的九轴姿态角度测量传感器数据滤波代码示例:
```
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_LSM9DS1.h>
#define LSM9DS1_SCK 52
#define LSM9DS1_MISO 50
#define LSM9DS1_MOSI 51
#define LSM9DS1_XGCS 53
#define LSM9DS1_MCS 49
Adafruit_LSM9DS1 lsm = Adafruit_LSM9DS1();
float roll, pitch, yaw; //姿态角度
//卡尔曼滤波参数
float Q_angle = 0.001;
float Q_gyro = 0.003;
float R_angle = 0.5;
float dt = 0.01;
float P[2][2] = {{1, 0}, {0, 1}};
float K[2];
float y;
float angle;
float bias = 0;
void setup() {
Serial.begin(9600);
while (!Serial) {
delay(10);
}
if (!lsm.begin()) {
Serial.println("Failed to initialize LSM9DS1!");
while (1);
}
lsm.setupAccel(lsm.LSM9DS1_ACCELRANGE_2G);
lsm.setupMag(lsm.LSM9DS1_MAGGAIN_4GAUSS);
lsm.setupGyro(lsm.LSM9DS1_GYROSCALE_245DPS);
pinMode(LSM9DS1_XGCS, OUTPUT);
pinMode(LSM9DS1_MCS, OUTPUT);
digitalWrite(LSM9DS1_XGCS, HIGH);
digitalWrite(LSM9DS1_MCS, HIGH);
}
void loop() {
sensors_event_t accel, mag, gyro;
lsm.readAccelerometer(accel);
lsm.readMagnetometer(mag);
lsm.readGyro(gyro);
//加速度计数据转换成姿态角度
roll = atan2(accel.acceleration.y, accel.acceleration.z) * 57.3;
pitch = atan2(-accel.acceleration.x, sqrt(accel.acceleration.y * accel.acceleration.y + accel.acceleration.z * accel.acceleration.z)) * 57.3;
//磁力计数据校正
float mag_x = mag.magnetic.x * cos(pitch) + mag.magnetic.y * sin(roll) * sin(pitch) + mag.magnetic.z * cos(roll) * sin(pitch);
float mag_y = mag.magnetic.y * cos(roll) - mag.magnetic.z * sin(roll);
yaw = atan2(-mag_y, mag_x) * 57.3;
//陀螺仪数据滤波
float gyro_x = gyro.gyro.x - bias;
angle += gyro_x * dt;
P[0][0] += dt * (2 * P[1][1] - P[0][1] * Q_gyro - Q_angle);
P[0][1] -= dt * P[1][1];
P[1][0] -= dt * P[1][1];
P[1][1] += Q_angle * dt;
y = angle - roll;
K[0] = P[0][0] / (P[0][0] + R_angle);
K[1] = P[1][0] / (P[0][0] + R_angle);
angle += K[0] * y;
bias += K[1] * y;
P[0][0] -= K[0] * P[0][0];
P[0][1] -= K[0] * P[0][1];
P[1][0] -= K[1] * P[0][0];
P[1][1] -= K[1] * P[0][1];
//打印姿态角度
Serial.print("Roll: ");
Serial.print(roll);
Serial.print(", Pitch: ");
Serial.print(pitch);
Serial.print(", Yaw: ");
Serial.println(yaw);
delay(10);
}
```
上述代码中,首先定义了三个变量用于存储姿态角度(roll、pitch、yaw)。然后定义了卡尔曼滤波算法相关的参数,包括噪声方差(Q_angle、Q_gyro、R_angle)、采样时间(dt)、协方差矩阵(P)、增益矩阵(K)、误差(y)、角度(angle)和偏移(bias)。在setup函数中,初始化了九轴传感器,并设置了其加速度计、磁力计和陀螺仪的量程。在loop函数中,通过调用九轴传感器的readAccelerometer、readMagnetometer和readGyro函数,获取加速度计、磁力计和陀螺仪的数据,并将加速度计数据转换成姿态角度,磁力计数据进行校正,陀螺仪数据进行滤波。最后,通过串口打印姿态角度。