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// AHRS.c
// S.O.H. Madgwick
// 25th August 2010
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// 四元的“DCM的过滤器”的实施[Mayhony等]。采用了磁性失真
// 我的过滤器[Madgwick]省去了补偿算法
引用
// 通量(BX BZ)的方向,是预定义的和限制的磁场效应
扭曲到偏航
// axis only.
//
// User must define 'halfT' as the (sample period / 2), and the filter gains 'Kp' and 'Ki'.
//
// Global variables 'q0', 'q1', 'q2', 'q3' are the quaternion elements representing the estimated
// 方向. 见我概述使用这个应用程序中的四元报告。
//
// 用户必须调用 'AHRSupdate()' 校准每个采样周期和解析 gyroscope ('gx', 'gy', 'gz'),
// 加速度计 ('ax', 'ay', 'ay') and 磁力仪('mx', 'my', 'mz') data. Gyroscope units are
// 弧度/秒,加速度计和磁强计单位归为载体无关,是归为载体。
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// Header files
#include "AHRS.h"
#include <math.h>
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// Definitions
#define Kp 2.0f // 比例增益支配收敛率accelerometer/magnetometer
#define Ki 0.005f // 积分增益执政速率陀螺仪的衔接gyroscopeases
#define halfT 0.5f // 采样周期的一半
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// Variable definitions
float q0 = 1, q1 = 0, q2 = 0, q3 = 0; // 四元数的元素,代表估计
方向
float exInt = 0, eyInt = 0, ezInt = 0; // 按比例缩小积分误差
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// Function
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void AHRSupdate(float gx, float gy, float gz, float ax, float ay, float az, float mx, float my, float mz) {
float norm;
float hx, hy, hz, bx, bz;
float vx, vy, vz, wx, wy, wz;
float ex, ey, ez;
// 辅助变量,以减少重复操作数
float q0q0 = q0*q0;
float q0q1 = q0*q1;
float q0q2 = q0*q2;
float q0q3 = q0*q3;
float q1q1 = q1*q1;
float q1q2 = q1*q2;
float q1q3 = q1*q3;
float q2q2 = q2*q2;
float q2q3 = q2*q3;
float q3q3 = q3*q3;
// 测量正常化
norm = sqrt(ax*ax + ay*ay + az*az);
ax = ax / norm;
ay = ay / norm;
az = az / norm;
norm = sqrt(mx*mx + my*my + mz*mz);
mx = mx / norm;
my = my / norm;
mz = mz / norm;
// 计算参考磁通方向
hx = 2*mx*(0.5 - q2q2 - q3q3) + 2*my*(q1q2 - q0q3) + 2*mz*(q1q3 + q0q2);
hy = 2*mx*(q1q2 + q0q3) + 2*my*(0.5 - q1q1 - q3q3) + 2*mz*(q2q3 - q0q1);
hz = 2*mx*(q1q3 - q0q2) + 2*my*(q2q3 + q0q1) + 2*mz*(0.5 - q1q1 - q2q2);
bx = sqrt((hx*hx) + (hy*hy));
bz = hz;
//估计方向的重力和磁通(V和W)
vx = 2*(q1q3 - q0q2);
vy = 2*(q0q1 + q2q3);
vz = q0q0 - q1q1 - q2q2 + q3q3;
wx = 2*bx*(0.5 - q2q2 - q3q3) + 2*bz*(q1q3 - q0q2);
wy = 2*bx*(q1q2 - q0q3) + 2*bz*(q0q1 + q2q3);
wz = 2*bx*(q0q2 + q1q3) + 2*bz*(0.5 - q1q1 - q2q2);
// 错误是跨产品的总和之间的参考方向的领域和方向测量传感器
ex = (ay*vz - az*vy) + (my*wz - mz*wy);
ey = (az*vx - ax*vz) + (mz*wx - mx*wz);
ez = (ax*vy - ay*vx) + (mx*wy - my*wx);
// 积分误差比例积分增益
exInt = exInt + ex*Ki;
eyInt = eyInt + ey*Ki;
ezInt = ezInt + ez*Ki;
// 调整后的陀螺仪测量
gx = gx + Kp*ex + exInt;
gy = gy + Kp*ey + eyInt;
gz = gz + Kp*ez + ezInt;
// 整合四元数率和正常化
q0 = q0 + (-q1*gx - q2*gy - q3*gz)*halfT;
q1 = q1 + (q0*gx + q2*gz - q3*gy)*halfT;
q2 = q2 + (q0*gy - q1*gz + q3*gx)*halfT;
q3 = q3 + (q0*gz + q1*gy - q2*gx)*halfT;
// 正常化四元
norm = sqrt(q0*q0 + q1*q1 + q2*q2 + q3*q3);
q0 = q0 / norm;
q1 = q1 / norm;
q2 = q2 / norm;
q3 = q3 / norm;
}
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// END OF CODE
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