MPU6050数据漂移问题讨论

[哈喽哈嘿]

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[哈喽哈嘿]

@小鱼 https://github.com/cuizhongren45/fishbot-mpu6050
这里更新了代码。目前yaw的漂移大幅度减小，mpu6050正常工作前有3000次的取平均计算偏移，上电大概5s后进入正常工作状态，静态误差大幅度减小，5min漂移一度，甚至更加稳定

[小鱼]

@哈喽哈嘿 点赞，刚测试了下最新的代码，运动一会后停下来貌似飘得就厉害了，但刚启动的时候的确要稳定很多。

看了下代码，0.02这个系数是如何确定的，它对整体的计算有何影响。

 angleX = (0.98 * (angleX + gyroX * interval)) + (0.02 * angleAccX);
        angleY = (0.98 * (angleY + gyroY * interval)) + (0.02 * angleAccY);
        angleZ = angleGyroZ;

目前数据会出现大于2*pi的值

I (539616) MPU6050: pitch:-0.159,roll:-0.049,yaw:-390.895
I (539622) MPU6050: pitch:-0.159,roll:-0.049,yaw:-390.904
I (539628) MPU6050: pitch:-0.159,roll:-0.049,yaw:-390.913
I (539634) MPU6050: pitch:-0.159,roll:-0.049,yaw:-390.921
I (539640) MPU6050: pitch:-0.159,roll:-0.049,yaw:-390.930
I (539646) MPU6050: pitch:-0.159,roll:-0.049,yaw:-390.939
I (539652) MPU6050: pitch:-0.159,roll:-0.049,yaw:-390.948
I (539658) MPU6050: pitch:-0.159,roll:-0.049,yaw:-390.956
I (539664) MPU6050: pitch:-0.159,roll:-0.049,yaw:-390.965
I (539670) MPU6050: pitch:-0.159,roll:-0.049,yaw:-390.974
I (539676) MPU6050: pitch:-0.159,roll:-0.049,yaw:-390.982
I (539682) MPU6050: pitch:-0.159,roll:-0.049,yaw:-390.991

[哈喽哈嘿]

@小鱼 这里我用的是github上MPU6050_tockn这个开源库里的计算公式，上面说采用的是互补滤波器来计算角度，以陀螺仪为主，权重0.98，加速度计权重0.02，当短时间内变化剧烈的时候，可能就不太准确了，不过应该还有优化的空间，采用滤波或者是变化的权重值，应该都可以增加yaw鲁棒性，至于会出现大于2PI的值，yaw是累计增加的，固定在-180~180的话写个判断就能解决。

[小鱼]

@哈喽哈嘿 感谢讲解，把角度范围解决后可以先合一个版本，你看看可以优化的地方持续优化下，这是个有挑战和有深度的问题，我们能尽力我们最大努力做好即可。

[哈喽哈嘿]

@小鱼 我晚上刚看到你前面发的AHRS，我准备再试试AHRS这个库先

[小鱼]

@哈喽哈嘿 也可以，这两天我在整电机和SDK，最快也要下周才能搞PCB，你先整着。

[哈喽哈嘿]

@小鱼 又测试了一下AHRS，效果始终不太好，我转动MPU6050一个直角，yaw的变化只有六七十，感觉误差更大。角度范围问题已经解决了，代码还在那个地址上。

[小鱼]

@哈喽哈嘿 可以，那目前先固定参数吧，完善下代码结构，提一个新的PR到v1.0分支，后续再优化（你可以换成mpu9050试试）

[哈喽哈嘿]

@小鱼 好的，已经pr上去了

[哈喽哈嘿]

之前准备使用MPU9250来解决yaw角漂移的问题，就是用磁力计纠正yaw的漂移，但是经过一番代码的移植和调试，器件读数始终不正常，上淘宝一看，评论区里早已开火，好多人都说器件的问题，器件读出的ID和手册上对于不上，更别说读取数据了。
无奈，只得继续优化之前MPU6050的驱动，经过测试，之前的互补滤波在转动速度较快的时候，偏差较大，后又测试AHRS算法，其在转动较快的环境下，其鲁棒性相比于互补滤波好一些。关于零点漂移的问题仍然存在，不过经过AHRS和互补滤波的处理，零飘已经大大减小。最后融合两者，以0.3和0.7的权重算作最终的yaw值。这里添加一个测试视频的链接：https://www.bilibili.com/video/BV16v4y1c7nv?spm_id_from=444.41.list.card_archive.click&vd_source=b741c1764645507298e463258c43bbb6
后续也会继续更新9250的驱动，目前器件还没到，希望器件正常可以使用。

[小鱼]

@哈喽哈嘿 赞赞赞，互补滤波被你玩明白了，卡尔曼滤波效果不知道如何，有时间也可以测测看

[哈喽哈嘿]

@小鱼 确实，我之前看论文里有说到用卡尔曼滤波对acc和gyro滤波，可能让数据更好一些，不过卡尔曼的原理我还不太清楚，最近准备先补补理论知识，再用卡尔曼看看效果怎么样

[小鱼]

@哈喽哈嘿 ok,B站的DR_CAN卡尔曼滤波讲的不错,推荐一下

[哈喽哈嘿]

刚提交了关于mpu6050和mpu9250的驱动文件，6050里解决了之前的代码冲突问题，零飘更小，而且在较快速度下yaw的偏移也更小了，9250是使用AHRS算法，融合AK8963磁力计数据，计算欧拉角。还有一个点就是修改了采样频率，现在IMU的采样频率是50HZ，之前是200HZ，说是200HZ，但是根据计算时间来算，根本达不到200HZ，极限的计算速度应该在130HZ左右，即计算一帧IMU数据预计5-8ms。
之前看了很多资料，因为mpu6050的yaw存在漂移，一般都是对pitch和roll卡尔曼滤波，这俩的随机误差是正态分布的，没有直接对yaw。后来有卡在9250的数据读取上卡了一段时间，测试MPU9250的时候，按照陀螺仪地址、磁场地址一个字节的读取数据，就会变得很慢，但是连续读取多个字节就不会出现这样的问题。现在使用AHRS融合磁力计计算出来的欧拉角数据还算稳定，后续准备加上卡尔曼滤波并进行yaw运动测试。
关于mpu9250还要补充的一点，购买芯片的时候一定要找正规的店铺，看看评论，不要贪图便宜。有些店铺卖的可能很便宜，但是其实磁力计芯片地址读不出，假的！！！

[小鱼]

@哈喽哈嘿 最近已经开始画运控板了，搞定了给你寄一块

[哈喽哈嘿]

@小鱼 好嘞，先谢谢鱼总了哈