四元数姿态解算，mpu6050 dmp之后需要卡尔曼滤波吗
来源：整理 编辑：智能门户 2025-01-27 08:54:02
本文目录一览
1，mpu6050 dmp之后需要卡尔曼滤波吗
卡尔曼滤波就好了，新手用起来都差不多的，挑一个便宜的上手就可以了，算法网上不好找，不过买的模块好的话自己写算法也很简单，我做过这个，给好评继续聊
2，关于四元数
首先，虚数单位之间的转换关系是√-1＝iln-1＝jπ＝j/i简单的说就是物体绕世界坐标系的xyz 3个坐标轴的旋转角度。3个参数很好理解 绕x轴旋转二分之派，绕y轴旋转_rotate, 绕z轴旋转二分之派
3，DMP解算问题
MPU-6050模块中DMP解算出的是："四元数"、各轴的陀螺仪“读数”与各轴的“加速度”、。通过"四元数"可以解算“欧拉角” 下面是DMP的包结构(就是一次读取DMP所获得的信息)。 40-41：我估计是MPU-6050中温度传感器的测量值mpu6050的dmp可直接输出加速度，角速度和各轴的倾斜角度不需要姿态解算了，可直接用
4，四元数姿态解算如何去除加速度计
关于程序这一块我不太懂，但是想解算载体运动姿态只要陀螺和加计是可以实现的。磁力计嘛对环境要求比较高，容易受到外界干扰，精度较差。高精度的陀螺可以自寻北，不需要磁力计来寻磁北的。\r\n希望可以帮到你就是内部的运动引擎，直接输出四元数，可以减轻外围微处理器的工作负担且避免了繁琐的滤波和数据融合，dmp驱动是官方写的一个库，是430的，用来使用内肌单冠竿攉放圭虱氦僵部的dmp。如果您认可我的答案，请。您的，是我答题的动力。
5，四元数计算姿态 为什么会差180度
在n系中，加速度计输出为，经过bCn（用四元数表示的转换矩阵）转换之后到b系中的值为；在b系中，加速度计的测量值为，现在和均表示在b系中的竖直向下的向量，由此，我们来做向量积（叉积），得到误差，利用这个误差来修正bCn矩阵，于是四元数就在这样一个过程中被修正了。但是，由于加速度计无法感知z轴上的旋转运动，所以还需要用地磁计来进一步补偿。加速度计在静止时测量的是重力加速度，是有大小和方向的；同理，地磁计同样测量的是地球磁场的大小和方向，只不过这个方向不再是竖直向下，而是与x轴（或者y轴）呈一个角度，与z轴呈一个角度。记作，假设x轴对准北边，所以by=0，即。倘若知道bx和bz的精确值，那么就可以采用和加速度计一样的修正方法来修正。只不过在加速度计中，在n系中的参考向量是，变成了地磁计的。如果我们知道bx和bz的精确值，那么就可以摆脱掉加速度计的补偿，直接用地磁计和陀螺仪进行姿态解算，但是你看过谁只用陀螺仪和地磁计进行姿态解算吗？没有，因为没人会去测量当地的地磁场相对于东北天坐标的夹角，也就是bx和bz（插曲：关于这个bx和bz的理解：可以对比重力加速度的理解，就像vx vy vz似的，因为在每一处的归一化以后的重力加速度都是0 0 1然后旋转到机体坐标系，而地球每一处的地磁大小都不一样的，不能像重力加速度那样直接旋转得到了，只能用磁力计测量到的数据去强制拟合。）。那么现在怎么办？前面已经讲了，姿态解算就是求解旋转矩阵，这个矩阵的作用就是将b系和n正确的转化直到重合。现在我们假设nCb旋转矩阵是经过加速度计校正后的矩阵，当某个确定的向量（b系中）经过这个矩阵旋转之后（到n系），这两个坐标系在XOY平面上重合（参考DCM IMU:Theory的Drift cancellation部分），只是在z轴旋转上会存在一个偏航角的误差。下图表示的是经过nCb旋转之后的b系和n系的相对关系。可以明显发现加速度计可以把b系通过四元数法从任意角度拉到与n系水平的位置上，此时只剩下一个偏航角误差。这也是为什么加速度计无法修正偏航的原因。
6，姿态解算中为什么加速度计无法感知z轴上的旋转运动
刚好在看姿态解算部分，粗略回答一下，有答的不对的地方欢迎讨论交流。互补滤波有两种方法，加速度计和陀螺仪 加速度计，陀螺仪和磁力计，也就是所谓的IMU和AHRS.IMU方案是用加速度计修正陀螺仪，关于加速度计求解角速度也即是把重力分解到机体系上，通过反三角函数可以求解角速度，对于无法感知z轴上的旋转运动可以这样理解，当机体沿着z轴方向旋转时，分解出来的向量与旋转前并没有变化，也即水平面上没有重力分量，所以加速度计无法感知z轴的旋转，所以如果用这种姿态结算方法时，需要手动将机头对准正北方向，所以偏航的求解是有误差的。在n系中，加速度计输出为，经过bCn（用四元数表示的转换矩阵）转换之后到b系中的值为；在b系中，加速度计的测量值为，现在和均表示在b系中的竖直向下的向量，由此，我们来做向量积（叉积），得到误差，利用这个误差来修正bCn矩阵，于是四元数就在这样一个过程中被修正了。但是，由于加速度计无法感知z轴上的旋转运动，所以还需要用地磁计来进一步补偿。加速度计在静止时测量的是重力加速度，是有大小和方向的；同理，地磁计同样测量的是地球磁场的大小和方向，只不过这个方向不再是竖直向下，而是与x轴（或者y轴）呈一个角度，与z轴呈一个角度。记作，假设x轴对准北边，所以by=0，即。倘若知道bx和bz的精确值，那么就可以采用和加速度计一样的修正方法来修正。只不过在加速度计中，在n系中的参考向量是，变成了地磁计的。如果我们知道bx和bz的精确值，那么就可以摆脱掉加速度计的补偿，直接用地磁计和陀螺仪进行姿态解算，但是你看过谁只用陀螺仪和地磁计进行姿态解算吗？没有，因为没人会去测量当地的地磁场相对于东北天坐标的夹角，也就是bx和bz（插曲：关于这个bx和bz的理解：可以对比重力加速度的理解，就像vx vy vz似的，因为在每一处的归一化以后的重力加速度都是0 0 1然后旋转到机体坐标系，而地球每一处的地磁大小都不一样的，不能像重力加速度那样直接旋转得到了，只能用磁力计测量到的数据去强制拟合。）。那么现在怎么办？前面已经讲了，姿态解算就是求解旋转矩阵，这个矩阵的作用就是将b系和n正确的转化直到重合。现在我们假设nCb旋转矩阵是经过加速度计校正后的矩阵，当某个确定的向量（b系中）经过这个矩阵旋转之后（到n系），这两个坐标系在XOY平面上重合（参考DCM IMU:Theory的Drift cancellation部分），只是在z轴旋转上会存在一个偏航角的误差。下图表示的是经过nCb旋转之后的b系和n系的相对关系。可以明显发现加速度计可以把b系通过四元数法从任意角度拉到与n系水平的位置上，此时只剩下一个偏航角误差。这也是为什么加速度计无法修正偏航的原因。
文章TAG：
四元数 姿态 解算 之后 四元数姿态解算 dmp之后需要卡尔曼滤波吗
