如何解决ESP32 和 MPU 四元数值不同 - Unity3d 显示不同的对象初始方向
我正在尝试统一构建 3D FPS 游戏。我的一个朋友买了一把(复制品)枪,并对其进行了修改,在其中添加了一个 ESP32 和一个 MPU-9250 陀螺仪/加速度计,以跟踪和发送枪的旋转(使用四元数)统一。问题是每次我“打开”枪并开始游戏时,游戏中武器的初始旋转是不同的。 (由于万向节锁定问题,我不想使用欧拉角。)有什么想法可能出在哪里以及如何解决?
我目前正在使用 MPU-9250 DMP Arduino 库,如 here。
我开始认为问题在于每次打开枪的电源时,陀螺仪轴都会重新初始化。根据 another library - 校准 - 如果 MPU 断电,则加速度/陀螺仪/磁力偏移不会存储到注册中。您需要在每次启动时自行设置所有偏移(或在每次启动时进行校准)。我不想每次重新启动 ESP32 时都这样做。如果ESP32重新启动时,无论枪在什么位置,我都可以使用固定坐标系。
这是我目前编写的代码:
#include "src\lib\SparkFunMPU9250-DMP.h"
#include <WiFi.h>
#include <WiFiUdp.h>
// -------------------------------------------------------------------------------------------
// Enter: WEAPON_* OR Handgun_*
const String gun = "Handgun_4";
char * udpAddress;
int udpPort;
int Trigger;
int Mag;
int Shutter;
// -------------------------------------------------------------------------------------------
// --- Trigger ---
//const int Trigger = 4;
int button_state_trigger = 0;
int button_state_mag = 0;
int button_state_shutter = 0;
// --- MPU9250 ---
MPU9250_DMP imu;
// --- WiFi ---
WiFiUDP udp;
// WIFI credentials
const char * networkName = "...";
const char * networkPswd = "...";
// IP address to send UDP data to:
// either use the ip address of the server or
// a network broadcast address
//const char * udpAddress = ...;
// UDP port
//const int udpPort = ...;
// payload to sent
String payload = "";
//Connection state?
boolean connected = false;
// Timers
unsigned long timer1,timer2;
// -------------------------------------------------------------------------------------------
void setup() {
GunSelect(gun);
// Initialize Serial Com
Serial.begin(115200);
// Initialize Trigger
pinMode(Trigger,INPUT);
pinMode(Mag,INPUT);
pinMode(Shutter,INPUT);
// Initialize MPU9250
while (imu.begin() != INV_SUCCESS) {
Serial.println("Unable to communicate with MPU-9250");
delay(2000);
}
imu.setSensors(INV_XYZ_GYRO | INV_XYZ_ACCEL | INV_XYZ_COMPASS); // Enable all sensors
imu.setGyroFSR(2000); // Set Gyro dps,options are +/- 250,500,1000,or 2000 dps
imu.setAccelFSR(16); // Set Accel g,options are +/- 2,4,8,or 16 g
imu.setSampleRate(100); // Set sample rate of Accel/Gyro,range between 4Hz-1kHz
imu.setLPF(5); // Set LPF corner frequency of Accel/Gyro,acceptable cvalues are 188,98,42,20,10,5 (Hz)
imu.setCompassSampleRate(100); // Set Mag rate,range between: 1-100Hz
imu.dmpBegin(DMP_FEATURE_6X_LP_QUAT | // 6-axis (accel/gyro) quaternion calculation
DMP_FEATURE_GYRO_CAL,// Gyroscope calibration (0's out after 8 seconds of no motion)
200);
delay(10000);
// Initialize WiFi
connectToWiFi(networkName,networkPswd);
}
// -------------------------------------------------------------------------------------------
void loop() {
// Timer Start
// timer1 = micros();
if ( imu.fifoAvailable() ) {
if ( imu.dmpUpdateFifo() == INV_SUCCESS ) {
// Switches Read
button_state_trigger = buttonState(Trigger);
if (gun == "WEAPON_1" || gun == "WEAPON_2" || gun == "WEAPON_3" || gun == "WEAPON_4" || gun == "WEAPON_5" || gun == "WEAPON_Test") {
button_state_mag = buttonState(Mag);
button_state_shutter = buttonState(Shutter);
}
double x = imu.calcQuat(imu.qx);
double y = imu.calcQuat(imu.qy);
double z = imu.calcQuat(imu.qz);
double w = imu.calcQuat(imu.qw);
Serial.println();
Serial.println(button_state_trigger);
Serial.println(button_state_mag);
Serial.println(button_state_shutter);
Serial.println("x: " + String(x));
Serial.println("y: " + String(y));
Serial.println("z: " + String(z));
Serial.println("w: " + String(w));
Serial.println();
//*/
// Send data via WiFi
payload = "ACC|" + String(x,4) + "|" + String(y,4) + "|" + String(z,4) + "|" + String(w,4) + "|" + String(button_state_trigger) + "|" + String(button_state_mag) + "|" + String(button_state_shutter);
sendData(payload);
}
}
// Timer End
// timer2 = micros();
// Serial.println(timer2 - timer1);
}
在 Unity 中,我接收数据并将其解析为 4 个浮点数。然后我将游戏中枪的旋转设置为(y,w,-x,z),因为枪的坐标系与Unity使用的坐标系不同。所以代码是这样的:
// Receiving data...
float x = float.Parse(data[1]);
float y = float.Parse(data[2]);
float z = float.Parse(data[3]);
float w = float.Parse(data[4]);
gun.rotation = new Quaternion(y,z);
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我读到了关于 Madgwick 滤波器(或者卡尔曼滤波器和 Mahony 滤波器),据说它能够产生基于四元数的绝对设备方向估计(基于地球的参考系统,即北等)如果我理解正确的话.但我不确定这是否能解决我的问题。
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