position - 使用加速度计和陀螺仪计算位移 (MPU6050)

Question

我是一名计算机科学专业的学生，​​正在从事一个电子项目，需要计算偏航、俯仰、滚动和 X、Y、Z 位移。我想在枪中安装 IMU 并跟踪其方向和位移。我能够获得偏航、俯仰和横滚，但不幸的是无法理解如何计算枪的位移或位置。我使用的是包含 MPU-6050 的 10 自由度 GY-87 传感器。

我得到的值以 g 和 m/s2 格式表示。根据我已经研究过的研究，我需要获得加速度/时间2，然后添加所有值。但不明白我应该使用什么时差。引用:How to calculate distance based on phone acceleration

#include "I2Cdev.h"
#include "MPU6050.h"

// Arduino Wire library is required if I2Cdev I2CDEV_ARDUINO_WIRE implementation
// is used in I2Cdev.h
#if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE
    #include "Wire.h"
#endif

// class default I2C address is 0x68
// specific I2C addresses may be passed as a parameter here
// AD0 low = 0x68 (default for InvenSense evaluation board)
// AD0 high = 0x69
MPU6050 accelgyro;
//MPU6050 accelgyro(0x69); // <-- use for AD0 high

int16_t ax, ay, az;
float dx, dy, dz = 0;
int16_t gx, gy, gz;





#define LED_PIN 13
bool blinkState = false;

void setup() {
    // join I2C bus (I2Cdev library doesn't do this automatically)
    #if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE
        Wire.begin();
    #elif I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_BUILTIN_FASTWIRE
        Fastwire::setup(400, true);
    #endif

    Serial.begin(38400);

    Serial.println("Initializing I2C devices...");
    accelgyro.initialize();

    Serial.println("Testing device connections...");
    Serial.println(accelgyro.testConnection() ? "MPU6050 connection successful" : "MPU6050 connection failed");

    Serial.println("Updating internal sensor offsets...");

    accelgyro.setXGyroOffset(85);
    accelgyro.setYGyroOffset(1);
    accelgyro.setZGyroOffset(-4);
    accelgyro.setXAccelOffset(-4269);
    accelgyro.setYAccelOffset(-4836);
    accelgyro.setZAccelOffset(1080);

    pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
}

void loop() {

        accelgyro.getMotion6(&ax, &ay, &az, &gx, &gy, &gz);

        dx=dx+(float)(((float)ax/(float)16384)*9.8*0.05*0.05);
        dy=dy+(float)(((float)ay/(float)16384)*9.8*0.05*0.05);
        dz=dz+(float)(((float)az/(float)16384)*9.8*0.05*0.05);
        Serial.print(dx); Serial.print("\t");
        Serial.print(dy); Serial.print("\t");
        Serial.print(dz); Serial.print("\t\n");


delay(1000);
    // blink LED to indicate activity
    blinkState = !blinkState;
    digitalWrite(LED_PIN, blinkState);
}

我想跟踪以下 YouTube 视频中所示的对象。

http://www.youtube.com/watch?v=ZYyyaJgKsDg

如果你们中有人能在这方面指导我，我将不胜感激。谢谢

P.S:抱歉我的英语不好并且使用了非技术术语。

Answer 1

恐怕这个答案不是您想听到的。从 IMU 单元计算位置非常非常困难。这个video from Google是一个很好的引用来说明原因(请参阅第 24 分钟了解详细解释)。基本上，您需要对加速度进行两次积分才能到达位置。您还需要从 IMU 看到的加速度中消除重力。如果做得不完美，错误就会很快累积起来。

您引用的视频使用球在 table 上滚动的信息来告知他们的模型。他们可以跟踪传感器的方向来了解球的滚动方向。他们利用球的半径以及板的角度变化来跟踪球的 x 和 y 方向。如果你把他们的球从 table 上拿下来，那就根本不起作用。

如果您需要跟踪某物，您应该寻找一些可以为您提供有关物体位置信息的传感器(GPS、视频分析)。然后，您可以使用卡尔曼滤波器将其与 IMU 数据相结合，以获得良好的位置精度。

祝您的项目顺利。