01 / 为什么会积分漂移?
核心数学模型陀螺仪输出的是角速度,不是角度。我们利用每一小段时间的角度变化量,逐步累计得到角度估计。
θ̂k+1 = θ̂k + ωm,k · Δt
ωm,k陀螺仪测得的角速度 = 真实角速度 + 零偏 + 噪声Δt相邻两次采样的时间间隔,单位为秒θ̂k第 k 次采样时累计得到的角度估计
若零偏恒定为 b、初始角度已知,则仅零偏造成的误差近似满足 e(t) = b · t。增加采样率不能消除恒定零偏。
同样的旋转,为什么陀螺仪积分得到的角度会逐渐偏离真实值?调整零偏、噪声和测量时间,用曲线亲眼看见误差如何累积。
陀螺仪输出的是角速度,不是角度。我们利用每一小段时间的角度变化量,逐步累计得到角度估计。
若零偏恒定为 b、初始角度已知,则仅零偏造成的误差近似满足 e(t) = b · t。增加采样率不能消除恒定零偏。
先选“理想传感器”看看蓝线与橙线是否重合。观察 2–5 秒发生了什么。
切换“存在零偏”并延长时间保持零偏不变,将时长从 10 秒调至 30 秒,比较最终误差。
尝试负零偏与随机噪声调到 −1°/s,预测曲线方向;再把零偏设为 0,仅增加噪声,观察误差变化。
提示:这里使用固定轴、已知初始角度的一维简化模型。真正的三维姿态估计还涉及坐标系、旋转表示和传感器融合。
不用背答案。先预测,再修改上方参数验证你的判断。