MPU6050的再次深度学习与实操遇到问题

数据的处理与实现：

MPU6050芯片提供的数据夹杂有较严重的噪音，在芯片处理静止状态时数据摆动都可能超过2%。除了噪音，各项数据还会有偏移的现象，也就是说数据并不是围绕静止工作点摆动，因此要先对数据偏移进行校准 ，再通过滤波算法消除噪音。

1.校准

一般取部分数据后，在获取偏移量后，每次的读数都减去偏移量就可以得到校准后的读数了。当然这个偏移量只是估计值，比较准确的偏移量要对大量的数据进行统计才能获知，数据量越大越准，但统计的时间也就越慢。一般校准可以在每次启动系统时进行，那么你应当在准确度和启动时间之间做一个权衡。 

加速度值的偏移来自两个方面，一是由于芯片的测量精度，导至它测得的加速度向量并不垂直于大地；二是芯片在整个系统（如无人机）上安装的精度是有限的，系统与芯片的座标系很难达到完美重合。前者我们称为读数偏移，后者我们称为角度偏移。因为读数和角度之间是非线性关系，所以要想以高精度进行校准必须先单独校准读数偏移，再把芯片固定在系统中后校准角度偏移。然而，由于校准角度偏移需要专业设备，且对于一般应用来说，两步校准带来的精度提升并不大，因此通常只进行读数校准即可。下面介绍读数校准的方法。我们还3.2节的飞机为例，分以下几个步骤：

1. 首先要确定飞机的坐标系，对于多轴飞行器来说这非常重要。如果坐标系原点的位置或坐标轴的方向存在较大偏差，将会给后面的飞控造成不良影响。
2. 在确定了飞机的坐标系后，为了尽量避免读数偏移带来的影响，首先将MPU6050牢牢地固定在飞机上，并使二者座标系尽可能的重合。当然把Z轴反过来装也是可以的，就是需要重新推算一套角度换算公式。
3. 将飞机置于水平、坚固的平面上，并充分预热。对于多轴无人机而言，空中悬停时的XY平面应当平行于校准时的XY平面。此时，我们认为芯片的加速度方向应当与Z轴负方向重合，且加速度向量的模长为g，因此ACC_X和ACC_Y的理论值应为0，ACC_Z的理论值应为-16384（假设我们设定2g的倍率，1g的加速度的读数应为最大值-32768的一半）。
4. 由于ACC_X和ACC_Y的理论值应为0，与角速度量的校准类似，这两个读数偏移量可用统计均值的方式校准。ACC_Z则需要多一步处理，即在统计偏移量的过程中，每次读数都要加上16384，再进行统计均值校准。

2 卡尔曼滤波

​​​​​​(7条消息) 详解卡尔曼滤波原理_engineerlixl的博客-CSDN博客_卡尔曼滤波原理

实现代码：

// Basic demo for accelerometer readings from Adafruit MPU6050

#include <Adafruit_MPU6050.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Wire.h>

Adafruit_MPU6050 mpu;

void setup(void) {
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial)
    delay(10); // will pause Zero, Leonardo, etc until serial console opens

  Serial.println("Adafruit MPU6050 test!");

  // Try to initialize!
  if (!mpu.begin()) {
    Serial.println("Failed to find MPU6050 chip");
    while (1) {
      delay(10);
    }
  }
  Serial.println("MPU6050 Found!");

  mpu.setAccelerometerRange(MPU6050_RANGE_8_G);
  Serial.print("Accelerometer range set to: ");
  switch (mpu.getAccelerometerRange()) {
  case MPU6050_RANGE_2_G:
    Serial.println("+-2G");
    break;
  case MPU6050_RANGE_4_G:
    Serial.println("+-4G");
    break;
  case MPU6050_RANGE_8_G:
    Serial.println("+-8G");
    break;
  case MPU6050_RANGE_16_G:
    Serial.println("+-16G");
    break;
  }
  mpu.setGyroRange(MPU6050_RANGE_2000_DEG);
  Serial.print("Gyro range set to: ");
  switch (mpu.getGyroRange()) {
  case MPU6050_RANGE_250_DEG:
    Serial.println("+- 250 deg/s");
    break;
  case MPU6050_RANGE_500_DEG:
    Serial.println("+- 500 deg/s");
    break;
  case MPU6050_RANGE_1000_DEG:
    Serial.println("+- 1000 deg/s");
    break;
  case MPU6050_RANGE_2000_DEG:
    Serial.println("+- 2000 deg/s");
    break;
  }

  mpu.setFilterBandwidth(MPU6050_BAND_21_HZ);
  Serial.print("Filter bandwidth set to: ");
  switch (mpu.getFilterBandwidth()) {
  case MPU6050_BAND_260_HZ:
    Serial.println("260 Hz");
    break;
  case MPU6050_BAND_184_HZ:
    Serial.println("184 Hz");
    break;
  case MPU6050_BAND_94_HZ:
    Serial.println("94 Hz");
    break;
  case MPU6050_BAND_44_HZ:
    Serial.println("44 Hz");
    break;
  case MPU6050_BAND_21_HZ:
    Serial.println("21 Hz");
    break;
  case MPU6050_BAND_10_HZ:
    Serial.println("10 Hz");
    break;
  case MPU6050_BAND_5_HZ:
    Serial.println("5 Hz");
    break;
  }

  Serial.println("");
  delay(100);
}

void loop() {

  /* Get new sensor events with the readings */
  sensors_event_t a, g, temp;
  mpu.getEvent(&a, &g, &temp);

  /* Print out the values */
  Serial.print("Acceleration X: ");
  Serial.print(a.acceleration.x);
  Serial.print(", Y: ");
  Serial.print(a.acceleration.y);
  Serial.print(", Z: ");
  Serial.print(a.acceleration.z);
  Serial.println(" m/s^2");

  Serial.print("Rotation X: ");
  Serial.print(g.gyro.x);
  Serial.print(", Y: ");
  Serial.print(g.gyro.y);
  Serial.print(", Z: ");
  Serial.print(g.gyro.z);
  Serial.println(" rad/s");

  Serial.print("Temperature: ");
  Serial.print(temp.temperature);
  Serial.println(" degC");

  Serial.println("");
  delay(500);
}

在线实现代码网站：wokwi-mpu6050 6-Axis Accel & Gyro Sensor | Wokwi Docs

实操遇到问题：

arduino出现MPU6050:no such file or directory

解决方法：

 选择管理库

进行搜索与安装自己所需安装包。