Необходимый MathWorks® Products

Необходимое оборудование

Аппаратная связь

Соедините SDA, SCL, GND и контакты VCC датчика BNO055 к соответствующим контактам на плате Arduino® Uno со связями:

Соедините TX, RX, GND и контакты VCC модуля HC-05 к соответствующим контактам на плате Arduino® Uno. Этот пример использует связи:

Убедитесь, что связи с датчиками и модулем Bluetooth® неповреждены. Рекомендуется использовать щит BNO055 для Uno Arduino (Щит Движения Оси Arduino 9). Смотрите Датчики Поиска и устранения проблем (Пакет поддержки MATLAB для Оборудования Arduino), чтобы отладить связанные с датчиком проблемы.

Setup и конфигурирует Arduino для Bluetooth® Communication

Сконфигурируйте плату Uno Arduino, чтобы связаться через Bluetooth® с помощью arduinosetup команда из командной строки MATLAB. Смотрите Setup и Сконфигурируйте Оборудование Arduino для шагов о том, как сконфигурировать управление Arduino по коммуникации через Bluetooth®. Убедитесь, что установили флажок для Библиотек I2C, которые будут включены во время Setup.

Создайте объект датчика

Создайте arduino объект.

a = arduino('btspp://98D33230EB9F', 'Uno');

Создайте bno055 объект датчика в OperatingMode 'amg'.

 fs = 100; % Sample Rate in Hz 
imu = bno055(a,'SampleRate',fs,'OutputFormat','matrix','OperatingMode','amg'); 

Компенсация трудных железных и мягких железных искажений

Алгоритмы Fusion используют показания магнитометра, которые должны быть компенсированы магнитные искажения, такие как трудное железное искажение. Трудные железные искажения производятся материалами, которые создают магнитное поле, приводящее к сдвигу источника на поверхности ответа. Эти искажения могут быть откорректированы путем вычитания значений коррекции из показаний магнитометра для каждой оси. Для того, чтобы найти значения коррекции,

Эти значения коррекции изменяются со средой.

Получить коэффициенты и для трудных железных и для мягких железных искажений:

ts = tic; 
stopTimer = 50; 
magReadings=[]; 
while(toc(ts) < stopTimer) 
    % Rotate the sensor along x axis from 0 to 360 degree. 
    % Take 2-3 rotations to improve accuracy. 
    % For other axes, rotate along that axes. 
   [accel,gyro,mag] = read(imu); 
   magReadings = [magReadings;mag]; 
end 

[A, b] = magcal(magReadings); % A = 3x3 matrix for soft iron correction 
                              % b = 3x1 vector for hard iron correction 

Выравнивание оси датчика BNO055 с Координатами NED

Алгоритмы Cочетания датчиков, используемые в этом примере, используют Северо-восток вниз (NED) в качестве фиксированной системы координаты вышестоящего элемента. В системе координат NED ось X указывает север, ось Y указывает восток и точки оси z вниз. В зависимости от алгоритма север может или быть магнитным северным или истинным севером. Алгоритмы в этом примере используют магнитный север. Алгоритмы, используемые здесь, ожидают все датчики в объекте выровнять их оси с соглашением NED. Значения датчика должны быть инвертированы так, чтобы они соответствовали координатам NED.

Настройка параметров фильтра

Алгоритмы, используемые в этом примере, когда правильно настроено, включают оценку ориентации и устойчивы против экологических источников шума. Необходимо рассмотреть ситуации, в которых датчики используются и настраивают фильтры соответственно. Смотрите Пользовательскую Настройку Фильтров Fusion (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) для получения дополнительной информации, связанных с настраивающимися параметрами фильтра.

Пример использует ahrsfilter, чтобы продемонстрировать оценку ориентации. Смотрите Определяют Ориентацию Используя Инерционные Датчики (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) для получения дополнительной информации, связанных с инерционными алгоритмами сплава.

Fusion магнитометра гироскопа акселерометра

И заголовок ссылочной системы (AHRS) отношения состоит из 9 систем координат, которые используют акселерометр, гироскоп и магнитометр, чтобы вычислить ориентацию устройства. ahrsfilter производит гладко изменяющуюся оценку ориентации устройства, правильно оценивая северное направление. ahrsfilter имеет способность удалить смещение гироскопа и может также обнаружить и отклонить умеренный магнитный затор.

Следующие фрагменты кода используют ahrsfilter системный объект, чтобы определить ориентацию датчика и создать фигуру, которая обновляется, когда вы перемещаете датчик. Исходное положение датчика должно быть таково, что ось X устройства указывает на магнитный север, ось Y устройства указывает на восток, и ось z устройства указывает вниз. Вы могли использовать сотовый телефон или кружить, чтобы определить магнитный север.

% GyroscopeNoise, AccelerometerNoise and MagnetometerNoise are determined from the BNO055 datasheet using the following formula 
% NoisePower = OutputNoisePowerDensityrms^2 * Bandwidth 

GyroscopeNoiseBNO055 = 3.05e-06; % GyroscopeNoise (variance value) in units of (rad/s)^2 
AccelerometerNoiseBNO055 = 67.53e-06; % AccelerometerNoise (variance value)in units of (m/s^2)^2 
MagnetometerNoiseBNO055 = 1; %MagnetometerNoise (variance value) in units of uT^2 

viewer = HelperOrientationViewer('Title',{'AHRS Filter'}); 

FUSE = ahrsfilter('SampleRate',imu.SampleRate,'GyroscopeNoise',GyroscopeNoiseBNO055,'AccelerometerNoise',AccelerometerNoiseBNO055,'MagnetometerNoise',MagnetometerNoiseBNO055); 

stopTimer=10; 

После выполнения ниже фрагмента кода, медленно перемещайте датчик и проверку, если движение на рисунке совпадает с движением датчика. Увеличьте stopTimer значение, если необходимо отследить ориентацию в течение более длительного времени.

magx_correction = b(1); 
magy_correction = b(2); 
magz_correction = b(3); 
 
ts = tic; 
while(toc(ts) < stopTimer) 
    [accel,gyro,mag] = read(imu); 
    % Align coordinates in accordance with NED convention 
    accel = [-accel(:,1), accel(:,2), accel(:,3)]; 
    gyro = [gyro(:,1), -gyro(:,2), -gyro(:,3)]; 
    mag = [(mag(:,1)-magx_correction), -(mag(:,2)- magy_correction), -(mag(:,3)-magz_correction)] * A; 
    rotators = FUSE(accel,gyro,mag); 
    for j = numel(rotators) 
      viewer(rotators(j)); 
    end 
end

Если датчик является стационарным в исходном положении, где ось X устройства указывает на магнитный север, ось Y устройства указывает на восток, и ось z устройства указывает вниз, ось X на рисунке будет параллельна и выровненный с положительной осью X, ось Y на рисунке будет параллельна и выровненный с положительной осью Y, и ось z на рисунке будет параллельна и выровненный с положительной осью z.

Очистка

Когда связь больше не будет необходима, выпустите и очистите объекты.

release(imu);
delete(imu);
clear;

Вещи попробовать

Можно попробовать этот пример другими датчиками, такими как InvenSense MPU-6050, MPU-9250 и STMicroelectronics LSM9DS1.