UAV021（三）：九轴传感器（加速度计、陀螺仪和磁力计）校准方法

UAV在021(二)中使用STM32F4通过IIC协议实现了读取加速度、角速度和Yaw角。但是，原始数据不能使用，校准是必要的。原因很简单，会MPU读取的加速度和角速度如下：

可见加速度计有时大于g，有时小于gg，陀螺仪总是漂移两点几度。这为以后的应用埋下了隐患。因此，必须校准！

本文将介绍简单的加速度计、陀螺仪和磁力计数据校准方法。当然，也有复杂的校准方法，但效果不是很好，所以不详细，以后更新。

提取码：原始加速度数据：jkhm

以 z 以轴校准为例，步骤如下：

1. 收集数据。将加速度计放置在正反位置，保持静止，分别记录 z 方向 N 如上图所示，组加速度计数据；
2. 计算平均值。计算正向和反向的平均值，并在上图中取正向的平均值 8.51、反面平均值 -11.46；
3. 计算误差。正放反放的误差是 [ 8.51 ( ? 11.46 ) ] / 2 = ? 1.475 [8.51 (-11.46) ] / 2 = -1.475 [8.51 (?11.46)]/2=?1.475；
4. 计算校准后的值。校准后的z方向的数据都是减去校准误差。 比如8.51减去 -1.475 变为 9.985，-11.46 减去 -1.475 变为 -9.985。
5. 映射到 [-g, g] 区间。将校准后的加速度除以模长，然后乘以 g 即可。 校准结果如下：

可见，校准后，解决了正反放绝对值差异较大的问题。但由于手动放平，很难使正面朝上（x，y都是0)，有一定的误差。

陀螺仪的简单校准是为了去除零偏差。

陀螺仪校准步骤如下：

1. 静止并收集陀螺仪 N 组数据；
2. 计算这 N 组数据的平均值；
3. 减去收集到的数据的平均值。

校准结果如下：

可以看出，校准后，陀螺仪静止时的漂移量减少了很多。这种简单的校准方法解决了零偏差问题，但轴偏差尚未解决，即加速度计的坐标轴与磁力计的坐标轴不一致。

磁力计的问题与加速度计有些相似，即各轴方向的最大最小值不对称，导致测量角度不准确。

校准方法：

1. 收集数据。收集每个旋转磁力计x，y，z方向的 N 如上图所示，组数据(收集原始值)；
2. 获得最大值。在每个轴上获得最大最小值，如 x 方向最小值为 -500， 最大值为 473。
3. 计算误差。计算最大最小值的误差，正反放误差为 ( ? 500 473 ) / 2 = ? 13.5 (-500 473) / 2 = -13.5 (?500 473)/2=?13.5；
4. 计算校准后的值。校准后的数据是减去校准误差的原始数据。 比如 x 减去方向磁力计数据 ? 13.5 -13.5 −13.5。

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