[Garmin 0]

Сделал для себя стенд с двумя IMU датчиками MPU6500. Один датчик закреплён по осям тестовой платформы, другой нет.

Я хочу преобразовать данные акселерометра датчиков к системе координат тестовой платформы.

Я собрал доступные мне данные по кватернионам, нашёл библиотеку для микроконтроллера, поддерживающую кватернионы.

Последовательность моих действий:
1) устанавливаю платформу в исходное положение, ось z вертикальна. Калибрую датчики по оси z - 
есть калибровочный вектор положения zero_g {0.0.1} и вектор текущего положения по данным акселерометров current_g {x, y, z}. Я вычисляю кватернион поворота от текущего вектора к калибровочному вектору - calibration_z {x, y, z, w}. Затем я его нормирую.
Как я понял, при применении этого вектора поворота к данным гироскопа или акселерометра я получу совмещение осей z датчиков с осью z платформы, но, поскольку этот поворот минимален, то оси x и y в общем случае совмещены не будут.
2) Вторым этапом получения кватерниона поворота является получение поворота данных датчиков относительно оси z. Для этого я устанавливаю платформу осью y вниз, и калибрую датчики по двумерному вектору zero {0, 1} и вектору текущего положения по данным акселерометров {x, y, z}. Я  получаю кватернион положения current_g {x, y, z, 0}, нормализую его, применяю к нему кватернион поворота к оси z: calibration_z * current_g * calibration_z^-1. 
Из полученного кватерниона положения выделяю двумерный вектор current_z {x, y}, и вручную определяю синусы и косинусы половинного угла поворота current_z к zero, получая кватернион поворота относительно оси z для совмещения осей y датчика и платформы calibration_y {0, 0, sin(a/2), cos(a/2)}. 

Теперь, если перемножить слева calibration_y * calibration_z, я должен получить кватернион поворота датчиков к системе координат платформы.

Для данных акселерометров вроде бы так и происходит, но для данных гироскопов это не так. 

Если кто-нибудь может мне подсказать, что я делаю не так, буду благодарен.

[Zeal0t 0]

попробуйте использовать фильтр Маджвика. в свое время, для аналогичной задачи, мне подошел этот вариант.

 

Edited September 28, 2025 by Zeal0t

[Garmin 0]

Спасибо за предложение, но у меня другая задача. Мне нужно не определять положение объекта, а привести данные произвольно расположенного сенсора к координатам объекта.

[Zeal0t 0]

1 hour ago, Garmin said:

Спасибо за предложение, но у меня другая задача. Мне нужно не определять положение объекта, а привести данные произвольно расположенного сенсора к координатам объекта.

я видел постановку задачи. я предложил использовать фильтр как преобразование значений акселерометра и гироскопа в промежуточные результаты и уже с этими результатами работать далее

[Garmin 0]

В данном примере показания акселерометра используются лишь однажды при калибровке для определения положения сенсора в пространстве. Я бы очень хотел обойтись только переходом из одной системы координат в другую.

[Палыч 21]

В 28.09.2025 в 11:30, Garmin сказал:

Для данных акселерометров вроде бы так и происходит, но для данных гироскопов это не так. 

Непонятно: откуда вдруг взялись гироскопы? Вы акселерометры заменили гироскопами? Или датчики тестовой платформы? Акселерометр и гироскоп приборы разного принципа действия: акселерометр "привязан" к вектору ускорения свободного падения, гироскоп - не "привязан" ни к чему. Почему методика для акселерометров должна давать тот же результат для гироскопов?

[Garmin 0]

Датчики MPU6500 имеют на борту три акселерометра и три гироскопа. Они расположены по осям x, y, z. Соответственно, когда сенсор расположен горизонтально, то его акселерометр z будет показывать 1g, и гироскоп z будет показывать вращение относительно оси z. 

В случае, когда гироскоп установлен не по осям тестовой платформы, я хочу преобразовать вращение относительно локальных осей гироскопа к вращению относительно осей тестовой платформы. 

Для определения положения датчика я фиксирую платформу в заранее известном положении, и вектор ускорения свободного падения в сенсорах акселерометра покажет реальное положение датчика.

Спасибо, такие вопросы позволяют мне самому лучше разобраться в теме.

[dOb 10]

Это слишком грубый гироскоп - вращение Земли им не измерить. Так что гирокомпас не получится.

Единственное - поставить на платформу и потом во включенном состояние за короткое время повернуть.

[amaora 34]

По акселрометрам можно откалибровать взаимное расположение в нескольких положениях. Но методику я не очень понял, или вопрос шире и нужно предложить методику? В общем случае надо записывать уравнения в каждом положении и потом решать всю систему, предварительно убедившись в достаточной обусловленности. По гироскопам тоже можно, согласованием векторов угловой скорости или счислением ориентации от одного положения к другому, но надо помнить про вращение Земли для методической точности.