3d加速度计计算方向

Question

我有3轴的加速度计值(通常只有重力包含介于-1.0和1.0之间的数据):

  float Rx;
  float Ry;
  float Rz;

我做了躯体计算,然后我得到每个轴的角度.

  float R =  sqrt(pow(Rx,2)+pow(Ry,2)+pow(Rz,2));
  float Arx = acos(Rx/R)*180/M_PI;
  float Ary = acos(Ry/R)*180/M_PI;
  float Arz = acos(Rz/R)*180/M_PI;

然后我在opengl中设置框角度的值

rquad = Arx;
yquad = Ary;

哪个旋转我的盒子:

glRotatef(yquad,1.0f,0.0f,0.0f);
glRotatef(rquad,0.0f,1.0f,0.0f);

它适用于半球.我想使用完整的球体,我知道我必须使用Arz值使其工作,但我不知道如何使用它进行此旋转.你可以帮帮我吗？

更新:最终答案在我的情况下:

  rquad = -atan2(Rx/R, Rz/R)*180/M_PI;
  yquad = -atan2(Ry/R, Rz/R)*180/M_PI;

Answer 1

正确答案是:

Roll = atan2(Y, Z) * 180/M_PI;
Pitch = atan2(-X, sqrt(Y*Y + Z*Z)) * 180/M_PI;

资料来源:http://www.freescale.com/files/sensors/doc/app_note/AN3461.pdf(第10页,方程25和26)

uesp的回答是错误的.它看起来像一个可接受的近似值,直到俯仰和滚动都超过45度.

我可能假设一个不同的方向约定,但即使你以任何一致的方式交换轴和反转值,uesp的计算也永远不会是等价的.

Answer 2

虽然matteo的答案是正确的,但它没有提供完整,完整的解决方案:公式是正确的:

Roll = atan2(Y, Z) * 180/M_PI;
Pitch = atan2(-X, sqrt(Y*Y + Z*Z)) * 180/M_PI;

但是,当音高为+ 90/-90度且X轴垂直向上/向下时,理想的加速度计标准化输出应为:

accX = -1  / accX = 1 
accY = 0
accZ = 0

这意味着一个roll angle of 0 degrees; 正确.但在实践中,加速度计输出是嘈杂的,你会得到更接近的东西:

accX = -1  / accX = 1 
accY = 0.003
accZ = 0.004

这可能看起来很小但是会导致滚动角度为~30 dregrees,这是不正确的.

显而易见的本能是过滤掉最后的数字,但这会影响精度,这并不总是可以接受的.

在参考应用笔记中非常好地解释了折衷方案,即在滚动公式中包含一小部分加速度计X轴读数:

Roll  = atan2( Y,   sign* sqrt(Z*Z+ miu*X*X));
sign  = 1 if accZ>0, -1 otherwise 
miu = 0.001

这种方式引入的误差比前一种情况要小得多:在上述相同条件下测量滚动时的误差为2-3度.

Answer 3

我已经尝试了推荐的解决方案（matteo 的），虽然起初看起来效果很好，但我注意到当俯仰接近 90 度时（从大约 70 度开始，但在不同的手机上不一定一致），滚动突然激增。当俯仰角为 90 时，应该在 0 左右的滚转现在超过 100 并不断增加到 180。我试图想出一种方法来从数学上防止这种情况，如果我将滚转限制为 +90/-90 它行为正常，但我没有得到我想要的范围 (+180/-180)： Math.atan2(y, Math.sqrt((x x) + (z z))) * (180/Math.PI))