互补滤波器姿态解算：融合加速度计、磁强计和陀螺仪数据

这段代码使用了一个基于四元数的姿态解算方法，称为'互补滤波器'。它融合了加速度计和磁强计测量的重力和磁场方向信息，以及陀螺仪测量的角速度信息，并使用比例和积分控制来调整陀螺仪测量，从而估计出设备的姿态。其中，比例增益控制加速度计/磁强计的收敛速度，积分增益控制陀螺偏差的收敛速度。通过整合四元数，得到设备相对于辅助框架的姿态，最终计算出欧拉角 pitch、roll、yaw。

Ki = 0.01  # 积分增益控制陀螺偏差的收敛速度
halfT = 0.0001  # 采样周期的一半

# 传感器框架相对于辅助框架的四元数(初始化四元数的值)
q0 = 1
q1 = 0
q2 = 0
q3 = 0

# 由Ki缩放的积分误差项(初始化)
exInt = 0
eyInt = 0
ezInt = 0

def Update_IMU(ax, ay, az, gx, gy, gz):
    global q0
    global q1
    global q2
    global q3
    global exInt
    global eyInt
    global ezInt
    # print(q0)

    # 测量正常化
norm = math.sqrt(ax * ax + ay * ay + az * az)
    # 单元化
ax = ax / norm
ay = ay / norm
az = az / norm

    # 估计方向的重力
vx = 2 * (q1 * q3 - q0 * q2)
vy = 2 * (q0 * q1 + q2 * q3)
vz = q0 * q0 - q1 * q1 - q2 * q2 + q3 * q3

    # 错误的领域和方向传感器测量参考方向之间的交叉乘积的总和
ex = (ay * vz - az * vy)
ey = (az * vx - ax * vz)
ez = (ax * vy - ay * vx)

    # 积分误差比例积分增益
exInt += ex * Ki
eyInt += ey * Ki
ezInt += ez * Ki

    # 调整后的陀螺仪测量
gx += Kp * ex + exInt
gy += Kp * ey + eyInt
gz += Kp * ez + ezInt

    # 整合四元数

q0 = q0 + (-q1 * gx - q2 * gy - q3 * gz) * halfT
q1 = q1 + (q0 * gx + q2 * gz - q3 * gy) * halfT
q2 = q2 + (q0 * gy - q1 * gz + q3 * gx) * halfT
q3 = q3 + (q0 * gz + q1 * gy - q2 * gx) * halfT

    # 正常化四元数
norm = math.sqrt(q0 * q0 + q1 * q1 + q2 * q2 + q3 * q3)
q0 /= norm
q1 /= norm
q2 /= norm
q3 /= norm

    # 获取欧拉角 pitch、roll、yaw
pitch = math.asin(-2 * q1 * q3 + 2 * q0 * q2) * 57.3
roll = math.atan2(2 * q2 * q3 + 2 * q0 * q1, -2 * q1 * q1 - 2 * q2 * q2 + 1) * 57.3
yaw = math.atan2(2 * (q1 * q2 + q0 * q3), q0 * q0 + q1 * q1 - q2 * q2 - q3 * q3) * 57.3
    return roll, pitch, yaw