DT0060设计建议:利用陀螺仪更新倾斜测量和电子罗盘（中文版）

目的和益处

本设计建议解释了如何利用陀螺仪数据更新倾斜测量（翻转和俯仰角）和电子罗盘（偏航角）。还给出了四元数实现，其不存在奇点问题，也称为万向节锁。

优势：

• 对简单的 6 轴 Acc+Mag 数据融合功能进行了增强，此 6 轴融合算法在存在 high-g 运动或磁异常时无法执行。
• 使用 osxMotionFX 库提供的完整数据融合，可减少固件占用空间，请参阅设计支持材料段落中的 Open.MEMS。
• 基本实现简短，可以让最终用户轻松实现定制和增强（osxMotionFX 仅以二进制格式提供，而不是源代码）
• 易于在任意微控制器上使用（osxMotionFX 只能在 STM32 上运行，并且只有在Open.MEMS 许可证服务器发布了适当的许可证时才能运行）。

Euler 角实现说明

第 1 步：基于当前角度 Phi / Theta / Psi 和陀螺仪数据 Wx / Wy / Wz（参见图 1），计算角度导数 Phi' / Theta' / Psi'：

翻转角导数：Phi’ = Wx + Wy * Sin(Phi) * Tan(Theta) + Wz * Cos(Phi) * Tan(Theta)

俯仰角导数：Theta’ = Wy * Cos(Phi) – Wz * Sin(Phi)

偏航角导数：Psi’ = Wy * Sin(Phi) / Cos(Theta) + Wz * Cos(Phi) / Cos(Theta)