##坐标系定义
reference
在机器人中各个坐标系之间的变换是非常常见的，而在ROS tf 工具中，以及Eigen 中 我们常常会见到RPY的旋转表示和四元数的旋转表示。当然学航空出生的我们可能更常见的是Euler描述。那么这三者的关系我们就必须说清楚的。
首先，三种表达方式显然都是描述同一个旋转。在不加说明的情况下，我们所描述的都是从机体坐标系( b 系 )到参考坐标系( i 系 )的旋转,即: X i = R X b X_i=RX_b Xi=RXb
Euler的描述顺序： 依次绕机体系的 Z–>Y–>X的旋转，即动系旋转, 应该采用右乘法：
R
=
R
Z
R
Y
R
X
R=R_Z R_Y R_X
R=RZRYRX
#!/bin/sh
#
# PX4 FMUv5 specific board sensors init
#------------------------------------------------------------------------------
board_adc start
# Internal SPI bus ICM-20602
icm20602 -s -R 2 -q start
# Internal SPI bus ICM-20689
icm20689 -s -R 2 start
# Internal SPI bus BMI055 accel/gyro
bmi055 -A -R 2 -s start
bmi055 -G -R 2 -s start
# Baro on internal SPI
ms5611 -s start
# internal compass
ist8310 -I -R 10 start
# External compass on GPS1/I2C1 (the 3rd external bus): standard Holybro Pixhawk 4 or CUAV V5 GPS/compass puck (with lights, safety button, and buzzer)
ist8310 -X -b 1 -R 10 start
在配置中其他参数的具体作用，可以查看PX4开发者手册，也可以在nsh中输入icm20649(具体的驱动模块名) help:
icm20649 <command> [arguments...]
Commands:
start
[-s] Internal SPI bus(es)
[-S] External SPI bus(es)
[-b <val>] board-specific bus (default=all) (external SPI: n-th bus
(default=1))
[-c <val>] chip-select index (for external SPI)
default: 1
[-m <val>] SPI mode
[-f <val>] bus frequency in kHz
[-q] quiet startup (no message if no device found)
[-R <val>] Rotation
default: 0
stop
status print status info
这里，主要再说明一下R参数的作用。正如help功能所输出的结果，R表示的是传感器到机体坐标系(NED)的一个旋转关系，具体参数在rotation.h中定义：
这里采用了RPY的描述，它的具体定义和飞机常用欧拉角的关系，我在上一章旋转变化作了说明
enum Rotation : uint8_t {
ROTATION_NONE = 0,
ROTATION_YAW_45 = 1,
ROTATION_YAW_90 = 2,
ROTATION_YAW_135 = 3,
ROTATION_YAW_180 = 4,
ROTATION_YAW_225 = 5,
ROTATION_YAW_270 = 6,
ROTATION_YAW_315 = 7,
ROTATION_ROLL_180 = 8,
ROTATION_ROLL_180_YAW_45 = 9,
ROTATION_ROLL_180_YAW_90 = 10,
ROTATION_ROLL_180_YAW_135 = 11,
ROTATION_PITCH_180 = 12,
ROTATION_ROLL_180_YAW_225 = 13,
ROTATION_ROLL_180_YAW_270 = 14,
ROTATION_ROLL_180_YAW_315 = 15,
ROTATION_ROLL_90 = 16,
ROTATION_ROLL_90_YAW_45 = 17,
ROTATION_ROLL_90_YAW_90 = 18,
ROTATION_ROLL_90_YAW_135 = 19,
ROTATION_ROLL_270 = 20,
ROTATION_ROLL_270_YAW_45 = 21,
ROTATION_ROLL_270_YAW_90 = 22,
ROTATION_ROLL_270_YAW_135 = 23,
ROTATION_PITCH_90 = 24,
ROTATION_PITCH_270 = 25,
ROTATION_PITCH_180_YAW_90 = 26,
ROTATION_PITCH_180_YAW_270 = 27,
ROTATION_ROLL_90_PITCH_90 = 28,
ROTATION_ROLL_180_PITCH_90 = 29,
ROTATION_ROLL_270_PITCH_90 = 30,
ROTATION_ROLL_90_PITCH_180 = 31,
ROTATION_ROLL_270_PITCH_180 = 32,
ROTATION_ROLL_90_PITCH_270 = 33,
ROTATION_ROLL_180_PITCH_270 = 34,
ROTATION_ROLL_270_PITCH_270 = 35,
ROTATION_ROLL_90_PITCH_180_YAW_90 = 36,
ROTATION_ROLL_90_YAW_270 = 37,
ROTATION_ROLL_90_PITCH_68_YAW_293 = 38,
ROTATION_PITCH_315 = 39,
ROTATION_ROLL_90_PITCH_315 = 40,
ROTATION_MAX
};
不过需要注意的一点是，这里的旋转关系有一点复杂。之前已经说了，这个旋转代表的是传感器坐标系到机体坐标系的旋转。那么机体坐标NED已经确定了，那么传感器坐标系呢？这里分为两种情况：
大部分imu和mag本身都是右手系的，这里我收集了一些常用传感器的datasheet定义图：
这一类传感器在硬件设计时，期望将他们厂家定义的坐标系与机体的ENU相重合。这样的话，在传感器启动参数中 R 就为默认值0，也就是ROTATION_NONE 。这里，你肯定会疑惑道？难道不该是和之前说的机体坐标系NED重合么？你说的很对，确实应该如此。但是PX4在相应驱动中做了如下处理:
// sensor's frame is +x forward, +y left, +z up
// flip y & z to publish right handed with z down (x forward, y right, z down)
gyro.x[i] = gyro_x;
gyro.y[i] = (gyro_y == INT16_MIN) ? INT16_MAX : -gyro_y;
gyro.z[i] = (gyro_z == INT16_MIN) ? INT16_MAX : -gyro_z;
经过这样对 y, z轴的反转，最终传感器的测量值和机体坐标系NED一致了。这样做其实是很合理的，因为大多数imu和mag是布置在飞控的top，而不会把它们翻过来焊接在bottom。
那么当imu或者mag由于布线需要不是那样焊接的呢？那么这时请按上面的处理，把imu的出厂坐标系通过 y, z 翻转变为相似的NED坐标系。这个翻转后的传感器坐标系到机体坐标系的旋转就是我们要输入R。
这听起来很奇怪，居然有传感器坐标系是左手的。但是我们常用的ist8310还真就是这样的：
首先，PX4在驱动中进行了如下处理：
// sensor's frame is +x forward, +y right, +z up
z = (z == INT16_MIN) ? INT16_MAX : -z; // flip z
好了，看到这里结合前面的讲解，我想你肯定懂了？没错，就是把它出厂坐标系的z轴进行翻转，然后就得到了一个NED的坐标系。这个坐标系到机体坐标系的旋转就是我们要输入的R。
总结： 基于上述传感器配置的描述，我们就可以自己随意安排传感器在飞控板上的布置了！