惯性导航与磁罗盘校准：从原理到代码实现

最近在做一个无人机项目，被磁罗盘校准折腾了好几天。趁着周末把这块知识整理一下，顺便记录下踩过的坑。

前言

做过飞控或者机器人导航的朋友应该都知道，惯性导航系统（INS）是整个姿态估计的核心。但单靠IMU做航向估计会有累积误差，这时候就需要磁罗盘来提供绝对航向参考。问题是，磁罗盘这东西特别"娇气"，周围有点铁磁性材料就会被干扰，必须做好校准才能用。

本文会从底层原理讲起，然后给出可以直接跑的代码。

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一、惯性导航基础

1.1 IMU传感器组成

一个典型的9轴IMU包含三类传感器：

传感器	测量物理量	单位	用途
加速度计	比力（加速度+重力）	m/s² 或 g	估计俯仰角、横滚角
陀螺仪	角速度	rad/s 或 °/s	短期姿态积分
磁力计	磁场强度	uT 或 Gauss	估计航向角