BetaFlight深入传感设计之九：传感坐标系/机体坐标系/导航坐标系/经纬度坐标系

Posted 2022-11-27 lida2003

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了BetaFlight深入传感设计之九：传感坐标系/机体坐标系/导航坐标系/经纬度坐标系相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

BetaFlight深入传感设计之九：传感坐标系/机体坐标系/导航坐标系/经纬度坐标系

1. 问题症结
2. 入手分析
3. CF/BF/iNav代码
4. 参考资料

最近几周，在这个CF/BF/iNav代码上对理解BetaFlight深入传感设计之五：MahonyAHRS & 方向余弦矩阵理论折腾了好久，包括各类信息咨询、收集，总体来看总是差那么几分+/-问题。

1. 问题症结

由于以下问题导致代码实现与理论的出入：

缺乏设计文档
关键位置缺乏解释
解释标注不够明朗

总体来说，开源代码还是专业的(相较于时下国内的一些公司有过之无不及)，经过这几周的折腾，基本也理清了一些头绪。

【1】BetaFlight深入传感设计之六：四元数计算方法
【2】BetaFlight深入传感设计之八：坐标系

2. 入手分析

为了更好的理解CF/BF/iNav代码与实际理论之间的差异，没有一手体验+编程基础+理论逻辑，要一下子搞得明明白白还是有点头大的，估计这也是为什么很少有这种代码理论结合的分析。

这里我们澄清一下概念：

传感坐标系
机体坐标系
导航坐标系
经纬坐标系

2.1 传感坐标系

这里指出的是传感器的坐标系(XYZ)，通常可以在芯片规格书中找到。比如：MPU6000，HMC5883L

图

2.2 机体坐标系

这里指与欧拉角相关的坐标系(XYZ- $\\ alpha \\beta \\gamma$ )，这个很关键，因为这里就是折腾的主要原因。

xEast-yNorth-zUp + yaw反向

xEast-yNorth-zUp做矢量运算，符合右手法则
$\\alpha \\beta \\gamma$ + yaw( $\\beta$ )反向 ==》CF/BF/iNav机体坐标系的欧拉角方向

定义XYZ (已经yaw反向)
X：指向机头，绕X旋转 $\\gamma$
Y：指向左侧，绕Y旋转 $\\alpha$
Z：指向上方，绕Z旋转 $\\beta$

实测视频：BetaFlight Mark4 + 善贤地铁站口 + 城北公园
X：roll-right(+); roll-left(-)
Y：pitch-forward(+); pitch-backward(-)
Z：yaw-right(+); yaw-left(-)
注：采用右手坐标系法则，请看视频的时候注意方框中的数字。