UAV021(三):九轴传感器(加速度计、陀螺仪和磁力计)校准方法
目录
- 序
- 一、 加速度计简单校准
- 二、陀螺仪简单校准
- 三、磁力计简单校准
序
UAV021(二)中使用STM32F4通过IIC协议实现了读取加速度、角速度以及Yaw角。然而,原始数据是不能用的,校准是必须的。原因很简单,将MPU6050水平朝上静止放置和水平朝下静止放置,读取的加速度和角速度如下:
朝上静止
朝下静止
可见,加速度计有时大于一个g有时小于一个g,陀螺仪总有二点几度的漂移。这样为后面应用埋下隐患。所以,必须校准!
本文将讲述加速度计、陀螺仪以及磁力计数据简单校准方法。当然也有复杂校准方法,但是效果并不是很好,所以暂不详述,后期再更新。
原始加速度数据,提取码:jkhm
一、 加速度计简单校准
以 z 轴校准为例,步骤如下:
- 采集数据。将加速度计分别正反放置,保持静止,分别记录 z 方向 N 组加速度计数据,如上图所示;
- 计算平均值。计算正放、反放的平均值,上图中取正面的平均值 8.51,反面的平均值 -11.46;
- 计算误差。正放反放的误差为 [8.51+(−11.46)]/2=−1.475[8.51+(-11.46) ] / 2 = -1.475[8.51+(−11.46)]/2=−1.475;
- 计算校准后的值。校准后的z方向的数据都是减去校准误差。 比如8.51减去 -1.475 变为 9.985,-11.46 减去 -1.475 变为 -9.985。
- 映射到 [-g, g] 区间。将校准后的加速度除以模长,再乘 g 即可。
校准结果如下:
可见,校准后,解决了正放、反放绝对值差异大的问题。但是由于手动放平,很难刚好使得正面朝上(x,y都为0),存在一定误差。
二、陀螺仪简单校准
陀螺仪简单校准是为了除去零偏。
陀螺仪校准步骤如下:
- 将陀螺仪静止,采集 N 组数据;
- 计算这 N 组数据的平均值;
- 将采集后的数据减去这个平均值即可。
校准结果如下:
可见,校准后,陀螺仪静止时的漂移减小很多。使用这种简单校准的方法,解决了零偏问题,但是还有轴偏没有解决,也即加速度计的坐标轴与磁力计的坐标轴不重合。
三、磁力计简单校准
磁力计的问题和加速度计有些类似,就是各个轴方向的最大最小值不对称,这会导致测量到的角度不准确。
校准方法也颇为相似,步骤如下:
- 采集数据。各个转动磁力计,采集x,y,z方向的 N 组数据(采集原始值即可),如上图所示;
- 获取最值。获取各个轴上的最大最小值,比如 x 方向最小值为 -500, 最大值为 473。
- 计算误差。计算最大最小值的误差,正放反放的误差为 (−500+473)/2=−13.5(-500 + 473) / 2 = -13.5(−500+473)/2=−13.5;
- 计算校准后的值。校准后的数据就是采集的原始数据减去校准误差。 比如 x 方向的磁力计数据都减去 −13.5-13.5−13.5。
工程源代码下载需积分:https://download.csdn.net/download/weixin_41869763/13054624
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