Question

我需要在3d空间中跟踪枪的位置和方向。我购买了10自由度IMU传感器（GY-87），以便正确学习如何实现我的问题解决方案。由于缺乏电子和传感器领域的知识，我无法找到适当的指导。我找到了一些很好的例子，但无法在arduino中实现它。

我目前能够从传感器检测偏航，俯仰和滚转，从中我可以检测到我的枪的正确方向。但我找不到计算位置（x，y，z）的方法。

如果有人能在这方面帮助我，我将不胜感激。

谢谢

P.S：我找不到GY-87的大量资源，可能会被弃用。但由于我国资源不足，我不得不使用这种传感器。我是一名计算机科学专业的学生，也是新兴的电子学，所以如果我没有使用任何合适的术语，请纠正我。

Answer 1

加速度计永远不会给你一个位置，它会给你......加速度。
但加速度与速度有关，与位置有关如果你看单位，你会看到这种关系。加速度以米/秒平方（m /s²）表示，而速度以米/秒（m / s）表示，位置以米（m）表示。
所以如果是   t是自上次计算位置（例如循环）以来经过的时间，
  你从传感器读取的加速度，
  老的速度，s'新的速度，
  p旧位置和p'新位置，

s'= s + a * t
p'= p + s'* t

您需要在3个轴（x，y，z）中进行相同的计算。假设您知道起始位置且起始速度为零，则可以实时跟踪对象。

Answer 2

积分就像计算曲线下面的区域一样。让我们只考虑一个方向X.如果你想象一个加速度随时间变化的图表，你有时间作为横坐标（水平）和加速度纵坐标（垂直）。

如果你有两个标量值a1和a2代表时间t1和t2的加速度，并想象中间两者之间的线性过渡（时间(t1+t2)/2加速度为(a1+a2)/2 ...）您可以使用此曲线绘制的形状是基部a1和a2的直角梯形以及长度为t2-t1的一侧（具有矩形角）（也就是高度）。

该区域为(base1+base2)*height/2 = (a1+a2)*(t2-t1)/2或(a1+a2)/2 * delta_t

其中delta_t是，（t2-t1），传感器读数之间的时间间隔和（a1 + a2）/ 2是最后两个读数值的平均值。

这样做可能会从初始速度s0开始得到近似的速度差异（如果你开始静止，可以假设为零）

s(n) = (a(n-1)+a(n))/2 * delta_t + s0

以同样的方式再次整合＆＃34;空间＆＃34; x或距离起点x0

的距离

x(n) = (s(n-1)+s(n))/2 * delta_t + s0x + x0

如果从0开始静止，则可以安全地假设s0 = 0且x0 = 0

s(n) = (a(n-1)+a(n))/2 * delta_t x(n) = (s(n-1)+s(n))/2 * delta_t

或以编程方式，仅保存最后的值：

old_a=a;
old_s=s;
a=getAccelerationX();

s = (old_a+a) * delta_t / 2.0;
x = (old_s+s) * delta_t / 2.0;

请考虑这假设一个固定的静止（速度= 0）已知（x = 0）起始位置，能够继续跟踪加速度的一个分量（无论传感器在空间中如何旋转），以及它一段时间后，不可避免地会出现越来越多的错误，因为最小的错误会加起来，因此对于可以在一段时间后使用其他方法进行测试的位置来说，它是理想的。

P.S。如果你在C中的微控制器（Arduino）上执行操作，请注意表达公式：如果old_a和a是整数，/ 2将截断除法小数的结果（坏主意），而/2.0将生成一个浮点数。（old_a + a）/ 2 * delta_t比（old_a + a）* delta_t / 2差。最后一个错误较少，但要注意它不会溢出。只是说每个错误都会总结，所以要小心你的计算方法。

使用10-DOF IMU在3d空间中跟踪位置

2 个答案: