求助mpu6050自启重置水平面的问题

seraluwa · 发表于 2021-8-5 15:47:08

用的uno接受mpu6050的数据，再由串口把x y两个方向的角度数值给matlab处理。使用过程中，我发现一个阻拦在实际应用中的问题：假如测智能小车的底盘倾角，放在水平面上时，多次接受数据发现：x和y方向的数据不能很好的提供水平时的基准值。如图中，有时候x方向是负角度，有时候是正的，这就很不合理，至于水平面上没有触碰却有这个结果。那对于以后应用时就很难办了，我无法确定某一次测量基准时得到的数据是合理的，是能为之后底盘倾角改变测量倾角时提供参考的，请问有什么办法能解决吗。

这是arduino代码（Arduino教程：MPU6050的数据获取、分析与处理 - 知乎 (zhihu.com)）

// 本代码版权归Devymex所有，以GNU GENERAL PUBLIC LICENSE V3.0发布
// http://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.en.html
// 相关文档参见作者于知乎专栏发表的原创文章：
// http://zhuanlan.zhihu.com/devymex/20082486
//连线方法
//MPU-UNO
//VCC-VCC
//GND-GND
//SCL-A5
//SDA-A4
//INT-2 (Optional)
#include <Kalman.h>
#include <Wire.h>
#include <Math.h>
float fRad2Deg = 57.295779513f; //将弧度转为角度的乘数
const int MPU = 0x68; //MPU-6050的I2C地址
const int nValCnt = 7; //一次读取寄存器的数量
const int nCalibTimes = 1000; //校准时读数的次数
int calibData[nValCnt]; //校准数据
unsigned long nLastTime = 0; //上一次读数的时间
float fLastRoll = 0.0f; //上一次滤波得到的Roll角
float fLastPitch = 0.0f; //上一次滤波得到的Pitch角
Kalman kalmanRoll; //Roll角滤波器
Kalman kalmanPitch; //Pitch角滤波器
void setup() {
Serial.begin(9600); //初始化串口，指定波特率
Wire.begin(); //初始化Wire库
WriteMPUReg(0x6B, 0); //启动MPU6050设备
Calibration(); //执行校准
nLastTime = micros(); //记录当前时间
}
void loop() {
int readouts[nValCnt];
ReadAccGyr(readouts); //读出测量值
float realVals[7];
Rectify(readouts, realVals); //根据校准的偏移量进行纠正
//计算加速度向量的模长，均以g为单位
float fNorm = sqrt(realVals[0] * realVals[0] + realVals[1] * realVals[1] + realVals[2] * realVals[2]);
float fRoll = GetRoll(realVals, fNorm); //计算Roll角
if (realVals[1] > 0) {
fRoll = -fRoll;
}
float fPitch = GetPitch(realVals, fNorm); //计算Pitch角
if (realVals[0] < 0) {
fPitch = -fPitch;
}
//计算两次测量的时间间隔dt，以秒为单位
unsigned long nCurTime = micros();
float dt = (double)(nCurTime - nLastTime) / 1000000.0;
//对Roll角和Pitch角进行卡尔曼滤波
float fNewRoll = kalmanRoll.getAngle(fRoll, realVals[4], dt);
float fNewPitch = kalmanPitch.getAngle(fPitch, realVals[5], dt);
//跟据滤波值计算角度速
float fRollRate = (fNewRoll - fLastRoll) / dt;
float fPitchRate = (fNewPitch - fLastPitch) / dt;
//更新Roll角和Pitch角
fLastRoll = fNewRoll;
fLastPitch = fNewPitch;
//更新本次测的时间
nLastTime = nCurTime;
//向串口打印输出Roll角和Pitch角，运行时在Arduino的串口监视器中查看
Serial.print("Roll:");
Serial.print(fNewRoll); Serial.print('(');
Serial.print(fRollRate); Serial.print("),\tPitch:");
Serial.print(fNewPitch); Serial.print('(');
Serial.print(fPitchRate); Serial.print(")\n");
delay(10);
}
//向MPU6050写入一个字节的数据
//指定寄存器地址与一个字节的值
void WriteMPUReg(int nReg, unsigned char nVal) {
Wire.beginTransmission(MPU);
Wire.write(nReg);
Wire.write(nVal);
Wire.endTransmission(true);
}
//从MPU6050读出一个字节的数据
//指定寄存器地址，返回读出的值
unsigned char ReadMPUReg(int nReg) {
Wire.beginTransmission(MPU);
Wire.write(nReg);
Wire.requestFrom(MPU, 1, true);
Wire.endTransmission(true);
return Wire.read();
}
//从MPU6050读出加速度计三个分量、温度和三个角速度计
//保存在指定的数组中
void ReadAccGyr(int *pVals) {
Wire.beginTransmission(MPU);
Wire.write(0x3B);
Wire.requestFrom(MPU, nValCnt * 2, true);
Wire.endTransmission(true);
for (long i = 0; i < nValCnt; ++i) {
pVals[i] = Wire.read() << 8 | Wire.read();
}
}
//对大量读数进行统计，校准平均偏移量
void Calibration()
{
float valSums[7] = {0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0};
//先求和
for (int i = 0; i < nCalibTimes; ++i) {
int mpuVals[nValCnt];
ReadAccGyr(mpuVals);
for (int j = 0; j < nValCnt; ++j) {
valSums[j] += mpuVals[j];
}
}
//再求平均
for (int i = 0; i < nValCnt; ++i) {
calibData[i] = int(valSums[i] / nCalibTimes);
}
calibData[2] += 16384; //设芯片Z轴竖直向下，设定静态工作点。
}
//算得Roll角。算法见文档。
float GetRoll(float *pRealVals, float fNorm) {
float fNormXZ = sqrt(pRealVals[0] * pRealVals[0] + pRealVals[2] * pRealVals[2]);
float fCos = fNormXZ / fNorm;
return acos(fCos) * fRad2Deg;
}
//算得Pitch角。算法见文档。
float GetPitch(float *pRealVals, float fNorm) {
float fNormYZ = sqrt(pRealVals[1] * pRealVals[1] + pRealVals[2] * pRealVals[2]);
float fCos = fNormYZ / fNorm;
return acos(fCos) * fRad2Deg;
}
//对读数进行纠正，消除偏移，并转换为物理量。公式见文档。
void Rectify(int *pReadout, float *pRealVals) {
for (int i = 0; i < 3; ++i) {
pRealVals[i] = (float)(pReadout[i] - calibData[i]) / 16384.0f;
}
pRealVals[3] = pReadout[3] / 340.0f + 36.53;
for (int i = 4; i < 7; ++i) {
pRealVals[i] = (float)(pReadout[i] - calibData[i]) / 131.0f;
}
}

复制代码

代码里是启动模块重置基准面还是打开串口时重置？这是一个困惑的地方。
如果是打开串口时重置，解决起来很容易，matlab写的app只需不关闭串口一直获取数据即可
如果是启动时重置，这就不知道怎么解决了

放的大
的撒在水平

面上时，多次接受数据发现：x和y方向的数据不能很好的提供水平时的基准值。如图中，有时候x方向是负角度，有时候是正的，这就很不合理，至于水平面上没有触碰却有这个结果。那对于以后应用时就很难办了，我无法确定某一次测量基准时得到的数据是合理的，是能为之后底盘倾角改变测量倾角时提供参考的，请问有什么办法能解决吗。