Zmiana podejścia - problemy z kątami i osią - matematyka kwaternionowa

Question

Mam aplikację, która rejestruje kąty, gdy użytkownik chodzi po obiekcie, jednocześnie wskazując urządzenie (najlepiej) w środku obiektu. Kąt zostaje zresetowany na polecenie użytkownika - w ten sposób ustawienie referencyjne zostanie zresetowane.

Korzystanie kąty Eulera powoduje blokadę przegubowego, więc Obecnie używam quaternions i obliczanie kątów w ten sposób:

double angleFromLastPosition = acos(fromLastPositionAttitude.quaternion.w) * 2.0f; 

ten wydziela dobrą precyzję i działa prawidłowo, jeżeli wysokość i odchylenie urządzenia nie zmieni się. Innymi słowy, ponieważ kąt pokazuje 360 ​​stopni, kończę w tym samym miejscu co początek koła.

Problem 1: jeśli odchylenie urządzenia i jego wysokość zmieniają się nieznacznie (użytkownik nie wskazuje bezpośrednio na środek obiektu), zmienia się także kątFromLastPosition. Rozumiem tę część, ponieważ moja formuła kątowa pokazuje kąt pomiędzy dwiema postawami urządzenia w przestrzeni 3D.

Scenariusz:

• oznaczyć początek postawy rotacji i ruszyć w kręgu wokół obiektu, wskazując jednocześnie na środku
• zatrzymać w, powiedzmy, 45 stopni i zmiana skoku urządzenia wskazując go wyżej lub niżej. Kąt zmienia się odpowiednio.
• Co chciałbym zobaczyć, to: kąt pozostaje pod kątem 45 stopni, nawet jeśli zmienia się nachylenie lub odchylenie.

Pytanie 1 brzmi, w jaki sposób mogę obliczyć tylko rzut urządzenia za pomocą kwaternionów i pominąć zmiany w innych dwóch osiach (przynajmniej w rozsądnej liczbie stopni).

Problem 2: jeśli obrócę na chwilę, a następnie całkowicie zamroszę urządzenie (na statywie, aby nie było w ogóle drgań), kątFromLastPosition dryfuje z prędkością 1 stopnia na około 10-20 sekund, i wydaje się nie być być liniowe. Innymi słowy, początkowo szybko dryfuje, a następnie znacznie zwalnia. Czasami nie mam żadnego dryfu - kąt jest stabilny, gdy urządzenie jest nieruchome. A to sprawia, że ​​tracę rozumienie tego, co się dzieje.

Pytanie 2, co się tutaj dzieje i jak mogę dbać o dryf?

Przeszedłem przez kilka artykułów i samouczków, a matematyka czwartorzędowa jest obecnie poza mną, mam nadzieję, że ktoś będzie w stanie pomóc z napiwkiem, linkiem lub kilkoma liniami kodu.

Answer 1

Testowałem to i wygląda na to, że działa zgodnie z tym, czego szukasz w pytaniu 1, Andrei.

Ustawiam homeangle początkowo 0 i natychmiast po pierwszym przejściu przechowuje się kąt zwrócony z walkaroundAngleFromAttitude: fromHomeAngle: in homeangle, do wykorzystania w przyszłości.

My badania obejmował rozpoczęciem aktualizacji urządzenie za pomocą układu odniesienia:

[_motionManager 
startDeviceMotionUpdatesUsingReferenceFrame:CMAttitudeReferenceFrameXArbitraryZVertical 
toQueue:operationQueue 
withHandler:handler]; 

i stosując następujące metody zwane wewnątrz uchwytu:

- (CMQuaternion) multiplyQuanternion:(CMQuaternion)left withRight:(CMQuaternion)right { 

    CMQuaternion newQ; 
    newQ.w = left.w*right.w - left.x*right.x - left.y*right.y - left.z*right.z; 
    newQ.x = left.w*right.x + left.x*right.w + left.y*right.z - left.z*right.y; 
    newQ.y = left.w*right.y + left.y*right.w + left.z*right.x - left.x*right.z; 
    newQ.z = left.w*right.z + left.z*right.w + left.x*right.y - left.y*right.x; 

    return newQ; 
} 

-(float)walkaroundRawAngleFromAttitude:(CMAttitude*)attitude { 

    CMQuaternion e = (CMQuaternion){0,0,1,1}; 
    CMQuaternion quatConj = attitude.quaternion; 
    quatConj.x *= -1; quatConj.y *= -1; quatConj.z *= -1; 
    CMQuaternion quat1 = attitude.quaternion; 
    CMQuaternion quat2 = [self multiplyQuanternion:quat1 withRight:e]; 
    CMQuaternion quat3 = [self multiplyQuanternion:quat2 withRight:quatConj]; 

    return atan2f(quat3.y, quat3.x); 
} 
-(float)walkaroundAngleFromAttitude:(CMAttitude*)attitude fromHomeAngle:(float)homeangle { 

    float rawangle = [self walkaroundRawAngleFromAttitude:attitude]; 
    if (rawangle <0) rawangle += M_PI *2; 
    if (homeangle < 0) homeangle += M_PI *2; 
    float finalangle = rawangle - homeangle; 
    if (finalangle < 0) finalangle += M_PI *2; 

    return finalangle; 
} 

tej wykorzystuje się pewne zmodyfikowane i rozszerzony kod Finding normal vector to iOS device

Edytuj, aby poradzić sobie z pytaniem 2 & Problem 2:

To może nie dać się rozwiązać. Widziałem to w innych aplikacjach (na przykład 360 panoram) i czytałem o błędnych odczytach w Gyro i tym podobnych. Jeśli próbujesz to zrekompensować, oczywiście skończy się to rozkojarzeniem, gdy jakiś autentyczny ruch obrotowy zostanie rzucony przez kod kompensacyjny. O ile interpretuję przez ostatnie kilka lat, jest to kwestia sprzętowa.