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IMU数据偏差校正.pdf
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(惯性导航单元)模块的数据偏差与校正
GDHack
2016-01-16 00:12
前段时间买了一个
GY-801
。这是一款集加速度计、陀螺仪和磁力计于一体的
IMU
(惯性测量单元)模块。
IMU
是干什么的,相信玩过航模的朋友都懂。根据它的数据手册,
这款模块的精度不低,应付一般的导航完全没问题。
但是实测结果让人失望。根据物理常识,地球磁感线跟地心引力之间的夹角应该是一
个定值(至少在同一地点、短期之内应该如此),无论传感器放在什么角度,实测数值应
围绕某个固定值上下波动。而实际情况是,夹角与传感器摆放的方向呈现出明显的相关性,
由此可以断定数据偏差的存在。
为了正常使用这个模块,我决定用
Matlab
对测得的数据进行分析处理,进而校正其中
的数据偏差。本文介绍的方法还可以推而广之,应用于其它的传感器数据修正。(注:后
文介绍的方法和操作中包含有一定的数学和
Matlab
基础知识,不熟练的朋友请自行查阅相
关资料。)
废话不多说,开始实验。
连接硬件、导入
Arduino
库
网购的时候卖家附带了一个
rar
文件,这相当于是说明书了,压缩包里面有接线图、
芯片数据手册,还有
Arduino
的程序库和例程。(
Arduino
库是个好东西,可以省下不少的
编程工作。下载地址见
“
附件
”
)
【图
1
】
来看一下这个
“GY801
资料
.rar”
:其中
“arduino
测试程序
”
里装的是
Arduino
程序库与例
程,
“
相关数据手册
”
是各个芯片的
pdf
数据手册,
“GY
-8x
与单片机接线
.jpg”
是硬件连接图。
目前而言有用的只有这些。
打开接线图,根据提示,
GY-801
与单片机的通信方式是
IIC
,引脚定义如下:
如图
2
,两块
PCB
上面都有文字标记,只要用杜邦线把时钟、信号、电源和接地四个
引脚连起来即可。注意:如果用的不是
Uno
板,要把
A4
和
A5
改成真实的
SDA
和
SCL
引
脚,具体可参考
Arduino
板的说明文档。
【图
2
】
硬件接好之后,来看看怎么导入
Arduino
库。先打开
“arduin
o
测试程序
”
这个文件夹:
【图
3
】
这些
“xxx.rar”
的文件就是适用于
Arduino
的程序库。其中
ADXL345
是加速度计,
L3G
是陀螺仪,
HMC5883L
是磁力计,
SFE_BMP180
是气压计和温湿度计,别忘了还有一个
“I2Cdev.rar”
。
前面说过,
GY-801
是以
IIC
方式通信的,
I2Cdev
为
IIC
通信提供了功能支持(
Arduino
自带的
IIC
没测过,不知道行不行)。
为保险起见,这几个库都要放到
Arduino
的
Libraries
里去。
配置第一步,找到
Arduino
的程序库路径。
启动
Arduino IDE
,按快捷键
<Ctrl + ,>
,或者依次点击菜单
“
文件
”
、
“
首先项
”
,调出
“
首先项
”
对话框,找到
“
项目文件夹位置
”
,复制路径到
Windows
的文件浏览器地址栏,跳
转,再双击打开其下的
“libraries”
:
【图
4
】
【图
5
】
配置第二步,解压程序库。
依次双击打开图
3
中的每个压缩包,把其中的同名文件夹复制粘贴到
libraries
,如下图
所示:
【图
6
】
重新启动
Arduino IDE
,依次展开菜单
“
文件
”
、
“
项目
”
、
“Include Library”
,如果能找到
刚才放进去的几项,就说明导入成功了。如果没找到,请重新检查前面的操作,尤其应注
意
Arduino
程序库路径不要找错了。
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