Arduino 基于10-DOF惯性测量单元的三维空间位置跟踪

我需要在3d空间中跟踪枪的位置和方向。我购买了一个10自由度的IMU传感器（GY-87），以正确地学习如何实施问题的解决方案。由于缺乏电子和传感器方面的知识，我无法找到合适的指导。 我发现了一些很好的例子，但无法在arduino中实现

我现在可以通过传感器检测偏航、俯仰和侧倾，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

多谢各位

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附言：我找不到GY-87的太多资源，可能是它已经被弃用了。但是由于我的国家没有可用的资源，我不得不使用这个传感器。我是一名计算机科学专业的学生，对电子技术一无所知，如果我没有使用任何合适的术语，请纠正我。

加速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，而速度与位置有关。
如果你看一下单位，你就会看到这种关系。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。
如果
t是自上次计算位置（例如在循环中）以来经过的时间，
a从传感器读取的加速度，
这是旧的速度，这是新的速度，
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）上执行相同的计算。

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假设知道起始位置且起始速度为零，则可以实时跟踪对象。

积分就像计算曲线下的面积。让我们只考虑一个方向X。如果你想象一个加速度的图表随时间的推移，你有时间作为横坐标（水平）和加速度作为纵坐标（垂直）。< /P>

如果你有两个标量值A1和A2代表T1和T2时刻的加速度，想象中间两个之间的线性过渡（在时间<代码>（T1+T2）/ 2 < /代码>加速度是<代码>（A1+A2）/ 2 < /代码>…））你可以用这个曲线画出的是一个直角梯形的A1和A2和一个边（具有矩形角度）。长度t2-t1（也就是高度）

该区域为

（base1+base2）*高度/2

=

（a1+a2）*（t2-t1）/2

或

（a1+a2）/2*delta\t

式中，δt为（t2-t1），传感器读数之间的时间间隔 （a1+a2）/2是最后两个读数的平均值

进行此操作时，您可能会从初始速度s0开始获得近似的速度差（如果您仍然起动，则可以假定为零）

s（n）=（a（n-1）+a（n））/2*delta_t+s0

以同样的方式再次积分，你可以得到“空间”x或从起点x0的距离

x（n）=（s（n-1）+s（n））/2*delta_t+s0x+x0

如果仍然从点0开始，则可以安全地假定s0=0和x0=0

s（n）=（a（n-1）+a（n））/2*delta\u t

x（n）=（s（n-1）+s（n））/2*delta\u 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，假设一个固定的静止（速度＝0）已知的（x＝0）起始位置，继续跟踪加速度的一个分量（不管传感器如何在空间中旋转）的能力，并且随着最小误差的增加，它不可避免地会在一段时间后得到越来越多的误差，因此，这是理想的位置，可以测试一段时间后与其他方法

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另外，如果你在C语言中的微控制器（Arduino）上执行操作，请注意如何表达公式：如果旧的a和a是整数，/2将截断除法结果，丢弃小数（坏主意），而/2.0将生成浮点。（旧a+a）/2*增量t比（旧a+a）*增量t/2差。最后一个错误较少，但请注意不要溢出。也就是说，每个误差都会加起来，所以要小心计算。

你必须收集一段时间内的加速度数据，并将其积分两次，以获得位移，即从初始位置移动的距离。正如Franck提到的，为了计算3D空间中的合成位移，每个轴都必须计算3个位移