请问得到四元数后怎么计算YAW ROLL PITCH

最新推荐文章于 2023-10-19 11:11:22 发布

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本文探讨了从四元数计算YAW、ROLL、PITCH姿态角的方法，基于一个AHRS更新算法示例，讨论了四元数的归一化处理及积分误差比例积分增益调整。

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请问得到四元数后怎么计算YAW，ROLL，PITCH？

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莫元

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1楼

发表于 2012-7-5 21:32:54 | 只看该作者 | 倒序浏览

我用这个程序得到了四元数，怎么进一步计算姿态YAW，ROLL，PITCH？
//----------------------------------------------------------------------------------------------------
// Header files

#include "AHRS.h"
#include <math.h>

//----------------------------------------------------------------------------------------------------
// 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

//---------------------------------------------------------------------------------------------------
// 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

//====================================================================================================
// Function
//====================================================================================================

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;
}

//====================================================================================================
// END OF CODE
//====================================================================================================