陀螺仪的理解MPU6050

自从看到四轴飞行器就一直想自己做一个，于是参考和查看各种资料，其中姿态解算应该是其中很重要一部分，其中涉及到四元数和各种算法(如数据融合：梯度下降，卡尔曼滤波，互补滤波等等)，另外就是传感器了，基本的9轴包含(加速度传感器3轴，陀螺仪3轴，电子罗盘3轴)还有气压传感器。

今天将自己对陀螺仪的一些理解记录下来，以助于自己今后查看和各位有相同爱好的同学参阅

陀螺仪大概也看了2天左右，我用的是MPU6050，关于MPU6050 其中包含了加速度传感器和陀螺仪两部分，MPU6050有库文件，用起来还是比较方便的。

关于陀螺仪部分MPU6050主要提供了3组数据，分别代表X轴，Y轴，Z轴的角速度

MPU6050ReadBuffer(MPU6050_DEFAULT_ADDRESS,MPU6050_RA_ACCEL_XOUT_H,14,mpu6050_buffer);//读ADC寄存器

MPU6050_GYRO.X=((((int16_t)mpu6050_buffer[8]) << 8) | mpu6050_buffer[9]) - GYRO_OFFSET_X; //6050数据减去稳态误差

MPU6050_GYRO.Y=((((int16_t)mpu6050_buffer[10]) << 8) | mpu6050_buffer[11]) - GYRO_OFFSET_Y;

MPU6050_GYRO.Z=((((int16_t)mpu6050_buffer[12]) << 8) | mpu6050_buffer[13]) - GYRO_OFFSET_Z;

GYRO_F.X = MPU6050_GYRO.X / GYRO_Sensitivity; //算出角速度

GYRO_F.Y = MPU6050_GYRO.Y / GYRO_Sensitivity;

GYRO_F.Z = MPU6050_GYRO.Z / GYRO_Sensitivity;

Gx = GYRO_F.Y * Angle_intervals/1000; //算出陀螺仪角度变化 Angle_intervals为10

Gy = -GYRO_F.X * Angle_intervals/1000;

Gz = GYRO_F.Z * Angle_intervals/1000;

Gry_angle_n_Ax = Gry_angle_Ax; //积分所得到后的角度

Gry_angle_Ax = Gry_angle_n_Ax + Gx;

Gry_angle_n_Ay = Gry_angle_Ay;

Gry_angle_Ay = Gry_angle_n_Ay + Gy;

Gry_angle_n_Az = Gry_angle_Az;

Gry_angle_Az = Gry_angle_n_Az + Gz;

由上面的代码可以看出每次读取的数据都要减去一个稳态值，稳态值和陀螺仪当前的倾斜度无关，也就是说无论陀螺仪是正的放，斜的放，竖着放都没有关系，它只表示陀螺仪静止时三个轴的输出值。这里可以看出只有当陀螺仪动起来输出的数据才会发生改变。那么话句话说陀螺仪是测量瞬时运动的。

既然是瞬时量那么就会涉及到积分，这里Angle_intervals是10ms，在陀螺仪运动时，可以知道陀螺仪各个轴的角速度，然后通过积分就可以算出陀螺仪角度的变化，最后将上一次的角度在加上这一次的角度变化，就得到了最终的角度。

当陀螺仪静止时 测得数据 = GYRO_OFFSET 所以MPU6050_GYRO = 0，则最终的角度等于上一次的角度。

GYRO_Sensitivity 表示测量数据和角速度的关系 LSB/度/秒

这段程序的误差主要来自积分，也就是说每次运行这段程序的间隔必须要准确，不然误差是会累积的。

当然通常是要用加速度计来修正这个误差的，目前我是想通过卡尔曼滤波的方法来进行修正。