嘈杂的磁力计数据

#1 楼

首先，根据给定的数据表规格，让我们看一下您的发现是否合理。

为此，我假设Wikipedia通常是正确的，并且地球磁场的强度在给定范围（0.25至0.60高斯）的更强的一端，所以我将使用0.6高斯。然后，我还要假设+ Y指向磁北，而+ X指向磁东。最后，我假设您的atan2函数为atan2(yAxis, xAxis)，并且您要否定该输出（以沿顺时针方向获得正角度）并偏移90度（以北磁为零）。

那么，数据表怎么说？对于“ RMS噪声”，它表示您应该在x轴和y轴上预期+/- 3.2 mgauss。这算什么呢？好吧，假设您如上所述进行了传感器设置，则可以预期y轴读数为0.6高斯，x轴读数为0.0高斯。

但是，您的噪音可能会改变这些读数！最坏的情况是将y轴读数从0.6高斯降低到（0.6-0.0032）= 0.5968高斯，然后将x轴“增强”到+/- 3.2 mgauss或0.0032高斯。然后将给出以下读数：

minReading = -atan2(0.5968, -0.0032)*(180/pi) + 90; % Negate and offset to get to compass headings
maxReading = -atan2(0.5968, 0.0032)*(180/pi) + 90;

得出的最小/最大读数为-0.3到0.3度。这不能确认您的发现！这是怎么回事？

问题在于RMS噪声是平均噪声。如果您考虑的是最坏情况，则应考虑可以预期看到的峰值噪声值。当您开始谈论期望值时，您将进入统计领域。这是ADI公司的应用笔记，而德州仪器公司的另一个应用笔记都说相同的话（分别在第5页和第4页）：

将RMS噪声值乘以6可转换为峰值峰值噪声。

这里要小心，因为现在我们从+/- RMS噪声变为峰峰值噪声。峰峰值已经包括正值和负值范围。峰峰值不会超出+/-，因为它已经跨越了负峰到正峰。现在，如果您要估计负峰值，则将使用峰峰值的一半。

那么，这算什么呢？首先，将RMS转换为峰峰值：

noiseP2P = 6*noiseRMS;

然后，您的最大噪声峰值为（正）一半，而最小噪声峰值为（负）峰峰值信号的一半：

minNoise = -noiseP2P/2;
maxNoise = noiseP2P/2;

，然后最终重新计算之前的minReading和maxReading值：

noiseRMS = 0.0032;
noiseP2P = noiseRMS*6.6;
minNoise = -noiseP2P/2;
maxNoise = noiseP2P/2;

minReading = -atan2(0.6 + minNoise, minNoise)*(180/pi) + 90;
maxReading = -atan2(0.6 + minNoise, maxNoise)*(180/pi) + 90;

范围几乎为2度。如果您所在区域的地球磁场弱于维基百科给出的上限，则您将获得一个不同的（更大）范围。在下限0.25高斯时，您得到的范围是5度！

因此，鉴于上述数字，我认为您观察到的3度散度是正常的，并且对于您拥有的设备。

您可以使用相同的方法来分析其他潜在的磁力计，并比较它们的预期性能与项目的性能需求等。

关于减轻压力的技术，您可以执行任何操作，从简单的滞后滤波器（选择0.05之类的alpha值，然后执行filterValue = alpha*newReading + (1-alpha)*filterValue）到您提到的移动平均值，再到卡尔曼滤波器，再到Madgwick滤波器。

选择实施明智的过滤器取决于您的项目需求，过滤器时间常数/响应，过滤器复杂性等。

您可能会发现不可能生产出能够同时快速响应的过滤器根据需要，同时保持可接受的本底噪声。如果是这种情况，则需要评估具有更快基本响应和/或更低本底噪声的其他设备。