經測試,在STM32上面可以用的卡爾曼濾波程序,效果的話,有一定的濾波效果,大家拿去參考吧; P6 M.}
- / * 5 F8 W0'P)X * R / \ 0 d“M,[
- * AHRS
- * Copyright 2010 SOH Madgwick
- *
- *本程序是免費軟件:您可以重新發布它和/或:n)L3 \“} 0 j1 A3 V3 C1 j&O4 e
- *根據GNU Lesser Public License的條款修改它
- *由自由軟件基金會發布,或者是第三版的
- *許可證,或(根據您的選擇)任何更新的版本。
- * “K * D8 G + j- u,_”v)p
- *這個程序分發時希望它有用,但是
- *沒有任何擔保; 甚至沒有%U0的默示擔保:o6 v6 n%A&F
- *適銷性或針對特定用途的適用性。見GNU
- *更低的公共許可證瞭解更多詳情。
- *
- *您應該收到GNU Lesser Public License的副本
- *隨着這個程序。如果不是,請參閱/ e2 e2 P0 U,g3 U. l
- * <http://www.gnu.org/licenses/>。
- * / (?5 p E“} $ a
- // AHRS.c ,Y7 X w%j!b7 N; ] / R8 Y1 V
- // SOH麥格維克
- // 2010年8月25日
- //
- //'DCM過濾器'的四元數實現[Mayhony等人]。結合了磁場失真
- //補償算法從我的過濾器[Madgwick]中消除了對參考(F)s,a,p#u,b + I
- //磁通方向(bx bz)需要預定義,並限制磁偏轉對偏航的影響
- //僅限軸。4 H * O3 k0 e%{
- //
- //用戶必須定義'halfT'爲(採樣週期/ 2),並且過濾器獲得'Kp'和'Ki'。
- //
- //全局變量'q0','q1','q2','q3'是四元數元素,代表估計的6 r3 U + R1 r- D,A; J 1 X4 e
- //定位。請參閱我的報告,瞭解在此應用程序中使用四元數的概述。
- // 4`5 r + l / E1 l3 k)D
- //每個採樣週期用戶必須調用'AHRSupdate()'並解析校準後的陀螺儀('gx','gy','gz'),9 W!k,`1 i / O'a-B
- //'accelerometer'('ax','ay','ay')和磁力計('mx','my','mz')的數據。陀螺儀的單位是
- //弧度/秒,加速度計和磁力計單位與矢量歸一化無關。#Z1 a:X1 W * _7?
- // (] - c,g6 T“n1 e'\#j
- :a0 v F7 J%U“h)R&q
- #include“stm32f10x.h”
- #include“AHRS.h” $ g&{“q- v!H&s:g
- #include“Positioning.h”
- #include <math.h> 9 f0 C“r6 g $ @
- #include <stdio.h> $ r3 S5`6 w6 d%\ 6 A- P1 R
- 6 [)h1 v; j&Y- H&{3 c8 X
- / *私人定義---------------------------------------------- -------------- * /
- #define Kp 2.0f //比例增益控制加速度計/磁力計'm'的收斂速度B&f:Q!C!我知道了
- #define Ki 0.005f //積分增益控制陀螺儀偏差的收斂速度6 Z!ü!`3 Y3 l。| + j'C
- #define halfT 0.0025f //採樣週期的一半:0.005s / 2 = 0.0025s
- #define ACCEL_1G 1000 //重力加速度爲:1000 mg 7 Z $ T + P6 h5 w
- / *私有變量---------------------------------------------- ----------- * /
- 靜態浮點數q0 = 1,q1 = 0,q2 = 0,q3 = 0; //表示估計方向的四元數元素
- static float exInt = 0,eyInt = 0,ezInt = 0; //比例積分誤差* A%a0 L0 a2 P&q * I.`:A
- / *公共變量---------------------------------------------- ------------ * / %v4 u6 g $〜!V * t。E * g
- EulerAngle_Type EulerAngle; //單位:弧度
- u8 InitEulerAngle_Finished = 0;
- float magnetoresistor_m高斯_X = 0,磁電阻_m高斯_Y = 0,磁電阻_m高斯_Z = 0; //單位:毫高斯
- float Accelerate_mg_X,Accelerate_mg_Y,Accelerate_mg_Z; //單位:mg 5 k / _'a#n。A,t1 N
- float AngularRate_dps_X,AngularRate_dps_Y,AngularRate_dps_Z; //單位:dps:每秒度數 4 L:k,j / d!q)O
- 5 O5 T- D / q6 O- d0 b
- int16_t Magnetoresistor_X,Magnetoresistor_Y,Magnetoresistor_Z; 2 e)c7 z8 o} 1 z!R3 u。H
- uint16_t Accelerate_X = 0,Accelerate_Y = 0,Accelerate_Z = 0;
- uint16_t AngularRate_X = 0,AngularRate_Y = 0,AngularRate_Z = 0; + s)P!q / w“d5 j'w
- 1 q + M / s:S“K(〜0?%H + b
- u8 Quaternion_Calibration_ok = 0;
- / *私有宏---------------------------------------------- --------------- * /
- / * Private typedef ---------------------------------------------- ------------- * / 6 w(n“p3 L H I; F
- / *私有函數原型--------------------------------------------- - * /
- / ******************* ******************************
- *函數名稱:AHRSupdate / {A / b#x + O's
- *說明:無
- *輸入:無
- *輸出:無
- *返回:無
- ************************************************** ************ /
- void AHRSupdate(float gx,float gy,float gz,float ax,float ay,float az,float mx,float my,float mz){
- 浮標
- float hx,hy,hz,bx,bz; #q&U'q-] * Y7 R
- float vx,vy,vz,wx,wy,wz; 0 b S8 w。p0 T3 F)G. n8 k“c
- float ex,ey,ez;
- )x(16 N-q&|“B(r
- //輔助變量減少重複操作次數
- float q0q0 = q0 * q0;
- float q0q1 = q0 * q1;
- float q0q2 = q0 * q2; 6 z)B $}:Y'〜+ n- [9 N
- float q0q3 = q0 * q3; :I“I5 h&`)c6 O2 d
- float q1q1 = q1 * q1; !k5 S6 g P5 I#U5 s- o。C
- float q1q2 = q1 * q2;
- float q1q3 = q1 * q3;
- float q2q2 = q2 * q2;
- float q2q3 = q2 * q3; 5 W $ j * J:z!C
- float q3q3 = q3 * q3; 7 e“b $ T(F!f&u6 j3 x- g
-
- //標準化測量
- norm = sqrt(ax * ax + ay * ay + az * az);
- ax = ax / norm; $ o:E%b0 U5 V6 |
- ay = ay / norm;
- az = az / norm;
- norm = sqrt(mx * mx + my * my + mz * mz);
- mx = mx / norm; 9 o&z * L4 g / n:t + k
- 我=我的/標準;
- mz = mz / norm; A:m7 o!R3 @ 5 B
- * z @&| 5`$ n6`$ V,J8 h
- //計算通量的參考方向
- 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); “V:{”d * p3 X#T
- bx = sqrt((hx * hx)+(hy * hy));
- bz = hz; T3 O,J0 H'\ $ Z5 k
- #D + m#w1 p%〜7 N
- //估計重力和通量方向(v和w)
- vx = 2 *(q1q3-q0q2);
- vy = 2 *(q0q1 + q2q3); - T3 E0 j / S'R- U%B6 V
- vz = q0q0-q1q1-q2q2 + q3q3;
- wx = 2 * bx *(0.5-q2q2-q3q3)+ 2 * bz *(q1q3-q0q2); %K![7 V. g8 i(U“y
- wy = 2 * bx *(q1q2-q0q3)+ 2 * bz *(q0q1 + q2q3);
- wz = 2 * bx *(q0q2 + q1q3)+ 2 * bz *(0.5-q1q1-q2q2);
- 'w2 \ 3`'g8 n $ l&^ 3 L
- //誤差是場的參考方向與傳感器測量的方向之間的叉積的總和
- 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); 5 |&J#G9 K6] 8 S
- 4 z1 d9 X8 S!T / a“g!M- b%t
- //積分誤差縮放積分增益
- exInt = exInt + ex * Ki;
- eyInt = eyInt + ey * Ki;
- ezInt = ezInt + ez * Ki; 2〜“c”C0 _&@
- :〜7 ^ - _4 | 2`(A&g)S&C B
- //調整陀螺儀測量
- gx = gx + Kp * ex + exInt; $ N6 q + s $ s6 z1] 4 f + p
- gy = gy + Kp * ey + eyInt; 9 I:A)B!P%I N“你
- gz = gz + Kp * ez + ezInt;
-
- //整合四元數和正常化。?:E. U& - Q&H#A8 m
- 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; 3 @!Z:I2'%s3 H / B5 P,e8 @
- q3 = q3 +(q0 * gz + q1 * gy-q2 * gx)* halfT; 3 A(@'+ G%C8 d“e $ V
-
- //標準化四元數
- norm = sqrt(q0 * q0 + q1 * q1 + q2 * q2 + q3 * q3);
- q0 = q0 / norm; t3 _2 M + Z0 H. M#o4 Q
- q1 = q1 / norm; 0 Z V0 X + Z7] * K5 V
- q2 = q2 / norm;
- q3 = q3 / norm; + C!1 + T9 w0 F] 2 n%z2 k
- } 5 z“H,t,l1 X; X. y
- 浮動鉗位(浮動值,浮動最小值,浮動最大值)0 T9 j%Z. R M. J8 p&m#G; X
- {
- 如果(值>最大)
- { “c(O3 S2 W9 d3 W%]
- 返回最大值; 6 s2 s)n(h,T,V,C1 V
- } else if(Value <Min):w8 S)Q2 E * \ 9 y,D2 h&i
- { ,V9 f'H“}(M't3 s”d1 _
- 返回Min; 5 O5 {1 B0 M $ W + Z3 Z + Y
- }其他
- {
- 返回值; 4 T3 F; T2?$ p / _!S * {3]“m:L5 P
- } 0 @。\ 6〜7 f!\)n4 z z
- }