fix(ins/bmi088): 修复 yaw 匀速自漂(零偏标定被污染)与 IMU 数据冻结隐患

现场数据(yaw 以恒定角速度自漂,陀螺却不响应板子移动):
  yaw=-213.09 -> -223.10,2.60s 内 -10.01° => -3.8500 °/s = -0.06720 rad/s
  同窗口 gn = 0.017 rad/s = 0.9740 °/s          比值 3.95
  an=9.80 恒定、pitch/roll 基本不动、cvg=1、imu=1

## 根因一:gyro_z_offset 被运动样本污染(本次主因)
gn 打印的是 bmi088_gyro[] 原始模长(未减零偏),而实际进滤波器的是
gyro_z = gz - gyro_z_offset。漂移率 0.0672 rad/s 比原始 |gyro| 0.017
还大近 4 倍,只可能是 gyro_z_offset 本身是个约 +0.067 rad/s 的假零偏。
ins_init() 原来直接对前 1000 个样本取均值:上电瞬间 BMI088 的 SPI DMA
路刚起步,且车体常正被摆弄,运动样本一旦混进窗口,零偏就被标歪 ——
之后 yaw 便以该常值匀速自漂,与陀螺真实输出无关。

修: ins.c 的 z 标定改为
  - 先等采样路稳定(INS_Z_CAL_SETTLE_MS=50ms)
  - 单样本 |gyro| > 0.35rad/s(20°/s)视为无效,静止时不该出现
  - 一轮有效样本占比 <90% 视为"上电时车体在动",整轮作废重测,最多 3 轮
  - 单轮取 0.5s:LED_Task 的 IWDG 上电宽限期只有 5s,而 IMU_Task 在
    attitude_init() 期间不刷心跳,整个初始化必须留在 5s 内,可靠性靠
    "整轮重测"而非拉长单轮(3 轮最坏 1.55s,仅比原来 1s 略长)
  - 多轮都不静则用最后一轮均值并置 ins_z_cal_ok=0

## 根因二(顺带修):EXTI 触发沿与传感器/文档不符
bmi088.c 文件头与 bmi088.h 都写"数据就绪下降沿触发",legacy 用的也是
EXTI_Trigger_Falling,但 CubeMX 生成的 gpio.c 配的是 GPIO_MODE_IT_RISING
—— 会落在数据就绪电平的恢复沿上,采样时序整体错位。已改为
GPIO_MODE_IT_FALLING,并在 .ioc 里补 GPIO_ModeDefaultEXTI=GPIO_MODE_IT_FALLING
(否则重新生成工程又会被改回 RISING)。

## 根因三(隐患):数据路可静默冻结
start_dma_read 里 read_phase 先置位、片选先拉低,之后若
HAL_SPI_TransmitReceive_DMA 启动失败就直接返回,完成回调永不到来,
read_phase 永久卡在非 NONE:此后每个数据就绪中断都被
if (read_phase == NONE) 挡掉,数据冻结在最后一个样本,而 bmi088_online
仍是 1、an/gn 看着还挺正常。修:失败则释放片选并回滚 read_phase;
另在 EXTI 回调加 20ms 超时兜底(一次 SPI 读远小于 1ms),回调丢失时
强行复位,保证能自恢复。

## 遥测:让这类问题一眼可见
bmi088.c 增加 bmi088_accel_cnt / bmi088_gyro_cnt(解析成功后自增),
ins.c 暴露 ins_gyro_z_offset / ins_z_cal_ok,debug_task 输出扩展为
  yaw= pitch= roll= cvg= rdy= imu= an= gn= gx= gy= gz= zo= ck= ca= cg=
其中 ca/cg 是否增长是判断"数据是否还在更新"的唯一可靠依据(数值冻结时
它们不涨);zo 与 gz 量级对比可直接看出零偏是否被标歪。新增
DEBUG_ATT_DIAG 开关(置 0 去掉这些排障字段)。

两个工程同步修改,内容一致。

云台/modules/ins/ins.c

@@ -16,11 +16,33 @@
 #include "main.h"
 #include <string.h>
 
-/* z 轴静止零偏标定参数:QEKF 无法观测 z 偏置(见 ins.h),上电采 1s */
-#define INS_Z_CAL_SAMPLES 1000
+/* ---- z 轴静止零偏标定 ----
+ * QEKF 无法观测 z 偏置(见 ins.h),只能上电静止标定。
+ * 2026-09-12 加健壮性:原来直接对前 1000 个样本取均值,而 BMI088 刚初始化
+ * 完时 SPI DMA 还没稳定,且上电瞬间车体往往正被摆弄 —— 一旦标定窗口里混入
+ * 运动样本,gyro_z_offset 就被污染成一个偏大的常值,表现为**上电后 yaw 以
+ * 恒定角速度自漂**(实测 -3.85°/s,而原始 |gyro| 仅 0.017rad/s,量级对不上
+ * 才发现是零偏而非陀螺本身)。现在:
+ *   1. 先等采样路稳定(INS_Z_CAL_SETTLE_MS)
+ *   2. 单样本 |gyro| 超过 INS_Z_CAL_MAX_G 视为无效(静止时不该出现)
+ *   3. 一轮内有效样本占比不足 INS_Z_CAL_MIN_QUIET 视为"上电时车体在动",
+ *      整轮作废重测,最多 INS_Z_CAL_ATTEMPTS 轮
+ *   4. 多轮都不静则用最后一轮的均值并置 ins_z_cal_ok=0(有补偿总好过没有,
+ *      但是否可信由该标志告诉调用方/调试者)
+ * 单轮只取 0.5s:LED_Task 的 IWDG 上电宽限期是 5s,而 IMU_Task 在
+ * attitude_init() 期间不刷新心跳,所以整个初始化必须留在 5s 内 —— 可靠
+ * 性靠"整轮作废重测"而不是靠拉长单轮,3 轮最坏 1.55s,仅比原来的 1s 略长 */
+#define INS_Z_CAL_SETTLE_MS   50
+#define INS_Z_CAL_SAMPLES     500
+#define INS_Z_CAL_MAX_G       0.35f   /* rad/s,约 20°/s */
+#define INS_Z_CAL_MIN_QUIET   0.9f
+#define INS_Z_CAL_ATTEMPTS    3
 static float gyro_z_offset = 0;
 static uint8_t z_cal_done = 0;
 
+float ins_gyro_z_offset = 0;   /* 诊断用,见 ins.h */
+uint8_t ins_z_cal_ok = 0;      /* 诊断用,见 ins.h */
+
 INS_t INS;
 
 static const float xb[3] = {1, 0, 0};
@@ -31,15 +53,39 @@ void ins_init(void)
 {
     memset(&INS, 0, sizeof(INS));
 
-    /* z 轴静止零偏标定:上电静止采 1s 取平均(x/y 偏置由 EKF 在线估计,
-     * 无需校准;此期间 ins_update() 不输出,控制任务由 ins_ready() 门控) */
-    float sum = 0;
-    for (uint16_t i = 0; i < INS_Z_CAL_SAMPLES; i++)
+    /* 等 SPI 采样路稳定,避免把未就绪/残留的样本算进零偏 */
+    HAL_Delay(INS_Z_CAL_SETTLE_MS);
+
+    /* z 轴静止零偏标定(见文件头;x/y 偏置由 EKF 在线估计,无需校准)。
+     * 标定期间 ins_update() 不输出,控制任务由 ins_ready() 门控 */
+    for (uint8_t attempt = 0; attempt < INS_Z_CAL_ATTEMPTS; attempt++)
     {
-        sum += bmi088_gyro[2];
-        HAL_Delay(1);
+        float sum = 0;
+        uint16_t valid = 0;
+        for (uint16_t i = 0; i < INS_Z_CAL_SAMPLES; i++)
+        {
+            const float gx = bmi088_gyro[0];
+            const float gy = bmi088_gyro[1];
+            const float gz = bmi088_gyro[2];
+            if (gx * gx + gy * gy + gz * gz <= INS_Z_CAL_MAX_G * INS_Z_CAL_MAX_G)
+            {
+                sum += gz;
+                valid++;
+            }
+            HAL_Delay(1);
+        }
+
+        if (valid > 0)
+            gyro_z_offset = sum / (float)valid;
+
+        if ((float)valid >= INS_Z_CAL_MIN_QUIET * (float)INS_Z_CAL_SAMPLES)
+        {
+            ins_z_cal_ok = 1;  /* 整轮都静止,零偏可信 */
+            break;
+        }
+        /* 否则认为上电时车体在动,整轮作废、再来一轮 */
     }
-    gyro_z_offset = sum / INS_Z_CAL_SAMPLES;
+    ins_gyro_z_offset = gyro_z_offset;
     z_cal_done = 1;
 
     INS.Initialized = 1;