快速移动后漂移偏航角

Question

在我目前的项目中，我遇到了Core Motion的CMAttitude提供的四元数问题。我把iPhone 5（iOS 6.0.1）放在一个定义良好的起始位置。然后我开始快速移动设备，就像在快速起搏游戏中一样。当我在10-30秒后返回起始位置时，报告的偏航角与起始位置相差10-20度（大部分时间≈11°）。

我使用旧的（可悲的是不再可用的）Core Motion Teapot样本来验证效果。用于记录的欧拉角直接从CMAttitude：

读取

        NSLog(@"pitch: %f, roll: %f, yaw: %f",  attitude.pitch * 180 / M_PI, attitude.roll * 180 / M_PI, attitude.yaw * 180 / M_PI);

我在不同工厂的不同时间制造的两台不同的iPhone 5设备上发现了这一点。但真的很奇怪的是，运行iOS 5.1.1的 iPhone 4正在按预期工作。在我看来，这是一个iOS错误，我已经提交了一个错误报告，但另一方面，我很难想象没有人偶然发现它。我怀疑它可能与重新设计的Core Motion API有关。从版本5开始，磁力计（罗盘）也被考虑用于传感器融合。控制台显示来自位置的偏差估计被提供给CoreMotion：

locationd[41] <Notice>: GYTT inserted: bias,-0.196419,1.749323,-1.828088,variance,0.002644,0.004651,0.002527,temperature,31.554688

我的问题：使用Device Motion时是否有机会阻止磁力计读数？我尝试停用位置服务，但它不会影响Core Motion。如果不可能，替代/解决方法是什么，基于加速度计的重力估算？

PS：由于我们正在处理基于四元数的模型，因此 与Gimbal Lock相关

修改 在做了一些更多的测量后，似乎很明显只有偏航受到影响。无论起始位置如何，俯仰和滚转都显示在偏差（<= 1°）内的偏差，同时偏航是漂移的。 CMDeviceMotion.gravity似乎也很干净。

编辑（2）： 我可以使用附加到最新XCode版本的MotionGraphs示例重现该问题。偏航图可以重复地远离原点。

Answer 1

不是最终的解决方案，但至少是我自己的问题的解决方法（我将其作为未答复的邀请你）。事实证明，至少DeviceMotion.gravity不会受到bug的影响。所以我决定重新设计这个非常简单的运动检测部分，并在倾斜设备时使用arcsin (gravity.x/||gravity||)将主要玩家角色移到侧面。

这绝对是第二个最佳解决方案，因为它会破坏有关四元数中包含的完整旋转状态的信息。我决定以这种方式进行战略考虑：

1. 我认为大多数开发人员都会使用重力矢量倾斜运动检测，而不是CMAttitude.quaternion，因为大多数人对四元数数学并不感兴趣;-)因此，任何与重力矢量相关的未来错误都可能会在由于用户数量较多，因此处于测试阶段。
2. 如果它是软件错误并且与硬件问题无关，我假设，如果错误将尽快修复，仍有许多设备可能因为什么原因而无法更新。因此，潜在的未来客户将遇到麻烦的风险很小但是>所以第二个最好的解决方案有时可能是最好的。

Answer 2

我在自己的代码中做了类似的事情，发现了相同的z轴旋转漂移（偏航）。我已经应用了平衡滤波器。在每个运动管理器时间间隔，我获取当前的四元数（z分量），然后在计算之后将其保存为oldZ，以用于下一组计算。我的过滤器只是将NEW z值与紧接在它之前的z值进行平衡，防止它过快地移动太多。根据您的硬件和程序中的精确公差，您可以通过这种方式很好地管理漂移。你会看到陀螺稍微漂移，但随着过滤器继续动作，然后开始纠正。我的过滤器看起来像这样，并防止超过0.5度的“迷路”：

filtZ = 0.65 * oldZ + 0.35 * z;

0.65和0.35的数值是通过实验确定的，我会建议你在有时间的情况下玩这些。输出仍将按比例缩放0-1，然后可以像您一样使用（或者如果必须保留所有4个维度，则重新引入四元数）。