STM32无人机姿态解算与滤波-四轴四元数与卡尔曼滤波算法

四轴四元数姿态解算

MPU6050是一种非常流行的空间运动传感器芯片，可以获取器件当前的三个加速度分量和三个旋转角速度。

什么是四元数

这部分很难，新手知道四元数的功能是将 6 轴传感器数据转化为三轴姿态角度数据即可。

四元数解算程序店家已经封装成一个函数，输入 MPU6050 数值，解算周期 dt，输出三维姿态角信息。

事实上所谓 DMP 就是 MPU6050 内部的四元数解算，但是他们内部的解算精度低没有自己 做四元数解算精度高。

四元数具体的实现有下面几个步骤： 1）机体重力加速度计转换到地理坐标系后。 2）与四元数计算的地理重力加速度比较。 3）得到误差校正陀螺仪的输出。 4）然后用陀螺仪数据进行四元数更新。 5）再转换到欧拉角。

卡尔曼滤波

MPU6050的数据是有较大噪音的，若不进行滤波会对整个控制系统的精准确带来严重影响。MPU6050芯片内自带了一个数据处理子模块DMP，已经内置了滤波算法，在许多应用中使用DMP输出的数据已经能够很好的满足要求。关于如何获取DMP的输出数据，我将在以后的文章中介绍。

mpu6050 数据格式：我们感兴趣的数据位于0x3B到0x48这14个字节的寄存器中。这些数据会被动态更新，更新频率最高可达1000HZ。下面列出相关寄存器的地址，数据的名称。注意，每个数据都是2个字节。

0x3B，加速度计的X轴分量ACC_X
0x3D，加速度计的Y轴分量ACC_Y
0x3F，加速度计的Z轴分量ACC_Z
0x41，当前温度TEMP
0x43，绕X轴旋转的角速度GYR_X
0x45，绕Y轴旋转的角速度GYR_Y
0x47，绕Z轴旋转的角速度GYR_Z
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原文链接：https://blog.csdn.net/m0_71572576/article/details/125671907

将来参考：

四元数解算姿态角解析_四元数姿态解算_guanjianhe的博客-CSDN博客

MPU6050介绍及姿态解算_mpu6050姿态解算_哈巴奈拉的博客-CSDN博客 

基于一阶互补滤波的MPU6050姿态解算_白碳墨水的博客-CSDN博客 

基于STM32的四旋翼无人机项目（二）：MPU6050姿态解算（含上位机3D姿态显示教学）_stm32无人机_混分巨兽龙某某的博客-CSDN博客