Madgwick IMU 90度角度

Question

我正在使用C++實現的Madgwick Algorithim，使我的傳感器（加速度計，磁力計和陀螺儀）校準。一切看起來都很順利，但是當我將傳感器置於垂直位置（俯仰角度達到90度）時，其他角度開始變得奇怪。這是我得到的： Matlab plot problem

事實上，我得到的角度是正確的，但用不同的方式表達。我應該只得到：

• 卷：0
• 間距：90
• 偏航：-150

，但我得到：

• 卷：-180
• Pitch：90
• 偏航：50

兩個結果都是一樣的吧？我的問題是：

• 這是萬向節鎖定問題嗎？
• 據我所知，Gimbal Lock應該會在角度上出現錯誤，但是我會把它們弄好。 Madgwick算法是否試圖避免Gimbal Lock？

Answer 1

不，你不能鎖定傳感器，因爲它是你移動的物理物體。

萬向節鎖指的是一個狀態，如果你在哪裏移動2個角度，它們對旋轉會產生相同的效果。這不是一個錯誤，而是一個特定的旋轉狀態。但如果您親自手動移動物體，則不可能使用Gimbal鎖。維基百科有一個輝煌的GIF：

萬向鎖定飛機。當俯仰（綠色）和偏航（品紅色）萬向節對齊時，滾動（藍色）和偏航的改變對飛機施加相同的旋轉。

但是，請注意，萬向節鎖定的原因可能是數據的原因：在歐拉角度中，有多組角度給出完全相同的終點。你的系統給你哪一個？你不知道。取決於用於提供數據的傳感器和算法。

確保您進一步數學的一個好方法是一致的，並且知道兩個旋轉是相同的，就是將您的測量值轉換爲四元數。這些對於每次輪換都是獨一無二的，並且可以幫助您更好地瞭解旋轉發生的原因。