姿态魔术师

概述

IMU（惯性测量单元）是无人机姿态估计的核心传感器。在本项目中，你将学习如何读取 IMU 数据，用互补滤波算法计算无人机姿态。

你将学到什么

• IMU 传感器原理
• 互补滤波算法
• 四元数姿态表示
• 姿态估计

所需材料

物品	数量	说明
ESP32 无人机	1	内置 MPU6050
串口调试助手	1	观察数据

步骤 1：打开项目

解压 imu_fusion.zip，用 VS Code 打开。

步骤 2：查看互补滤波代码

打开 sensfusion6.c，找到 sensfusion6UpdateQ 函数：

void sensfusion6UpdateQ(float gx, float gy, float gz, float ax, float ay, float az, float dt) {
  // 1. 陀螺仪积分更新姿态（快速但有漂移）
  // 2. 加速度计校准姿态（准确但易受震动影响）
  // 3. 互补滤波：融合两者数据
  beta = 0.02; // 滤波系数，0-1 之间
}

步骤 3：调整滤波系数

测试 1：beta=0.1（更信任加速度计）

• 现象：响应快，但晃动时姿态数据波动大

测试 2：beta=0.01（更信任陀螺仪）

• 现象：稳定，但长时间会有漂移

步骤 4：找到最优值

调整 beta，直到无人机晃动时姿态数据稳定，且长时间飞行无明显漂移。

步骤 5：挑战

快速旋转无人机，观察姿态数据是否能准确跟随。

故障排除

姿态数据漂移

• 减小 beta 值
• 检查陀螺仪校准

姿态数据波动

• 增大 beta 值
• 添加低通滤波器

成就感

恭喜你！你已经掌握了姿态估计的核心技术，理解了互补滤波算法！

下一步

在下一个项目中，你将学习如何读取并分析传感器数据。