accelerometer - LSM9DS0 上的 Madgwick 传感器融合

Question

我正在尝试实现 Madgwick 传感器融合算法 from here在 STM Cortex M3 微 Controller 上的 LSM9DS0 传感器(加速度计、陀螺仪和磁力计)上。

所有传感器的原始数据似乎都没有问题。

我的问题是:当我将传感器的 z 轴水平或向下(即横滚角或俯仰角超过 90 度)时 - 来自过滤器的四元数变得非常不稳定并随机翻转 180 度。更准确地说，q0 和 q3 不断改变符号，导致旋转 180 度翻转。

我尝试使用常量值而不是实际传感器输出，但仍然出现这种行为。

当 z 轴或多或少垂直时，四元数似乎是合理的。

我还没有在示例视频中看到过这样的内容。

我试图忽略磁力计数据并使用 6DOF 版本的过滤器，但这是一场灾难；四元数只是飞来飞去，不受控制地旋转。

我必须将 beta 参数设置得非常大(~100)，因为较小的值会在突然翻转时产生非常不稳定的结果。我确实觉得这很奇怪，因为通常 beta 约为 0.5-0.05。

滤波器更新频率为 1KHz。

谁能帮帮我？

Answer 1

Here据说madgwick filter的代码有错误!

梯度体面的步骤应该是这样的:

s0= -_2q2*(2*(q1q3 - q0q2) - ax)    +   _2q1*(2*(q0q1 + q2q3) - ay)   +  -_4bz*q2*(_4bx*(0.5 - q2q2 - q3q3) + _4bz*(q1q3 - q0q2) - mx)   +   (-_4bx*q3+_4bz*q1)*(_4bx*(q1q2 - q0q3) + _4bz*(q0q1 + q2q3) - my)    +   _4bx*q2*(_4bx*(q0q2 + q1q3) + _4bz*(0.5 - q1q1 - q2q2) - mz);
s1= _2q3*(2*(q1q3 - q0q2) - ax) +   _2q0*(2*(q0q1 + q2q3) - ay) +   -4*q1*(2*(0.5 - q1q1 - q2q2) - az)    +   _4bz*q3*(_4bx*(0.5 - q2q2 - q3q3) + _4bz*(q1q3 - q0q2) - mx)   + (_4bx*q2+_4bz*q0)*(_4bx*(q1q2 - q0q3) + _4bz*(q0q1 + q2q3) - my)   +   (_4bx*q3-_8bz*q1)*(_4bx*(q0q2 + q1q3) + _4bz*(0.5 - q1q1 - q2q2) - mz);             
s2= -_2q0*(2*(q1q3 - q0q2) - ax)    +     _2q3*(2*(q0q1 + q2q3) - ay)   +   (-4*q2)*(2*(0.5 - q1q1 - q2q2) - az) +   (-_8bx*q2-_4bz*q0)*(_4bx*(0.5 - q2q2 - q3q3) + _4bz*(q1q3 - q0q2) - mx)+(_4bx*q1+_4bz*q3)*(_4bx*(q1q2 - q0q3) + _4bz*(q0q1 + q2q3) - my)+(_4bx*q0-_8bz*q2)*(_4bx*(q0q2 + q1q3) + _4bz*(0.5 - q1q1 - q2q2) - mz);
s3= _2q1*(2*(q1q3 - q0q2) - ax) +   _2q2*(2*(q0q1 + q2q3) - ay)+(-_8bx*q3+_4bz*q1)*(_4bx*(0.5 - q2q2 - q3q3) + _4bz*(q1q3 - q0q2) - mx)+(-_4bx*q0+_4bz*q2)*(_4bx*(q1q2 - q0q3) + _4bz*(q0q1 + q2q3) - my)+(_4bx*q1)*(_4bx*(q0q2 + q1q3) + _4bz*(0.5 - q1q1 - q2q2) - mz);

官方网站上的代码已经过时，很快就会被替换。

纠正这个问题产生了令人满意的结果。

我的另一个错误是没有正确阅读函数原型(prototype)。我复制了稍微修改过的代码版本，其中加速度计和陀螺仪的值被互换了。