¿Cómo calcular la orientación de un sensor IMU?

Con un sensor BLE CPro , estoy tratando de "construir" un control remoto para un juego de teléfono inteligente. ¿Cómo puedo reconocer la orientación (graduaciones preferidas) del sensor si está a la izquierda o a la derecha sin que me afecte su gravedad? es decir, en un entorno agitado/en movimiento?

Mi problema es que si calculo la orientación usando el acelerómetro, cada vez que se sacude el sensor, la gravedad cambia drásticamente, lo que dificulta saber la orientación actual.

Este sensor CPro ofrece un ejemplo de cómo calcular sus cuaterniones. Como resultado, muestra un gráfico de cubo usando OpenGL ES que sigue la orientación/rotación del sensor. Desafortunadamente, no entiendo muy bien cómo puedo obtener de los cuaterniones la orientación en grados...

//src https://github.com/mbientlab-projects/iOSSensorFusion/tree/master
- (void)performKalmanUpdate
{
    [self.estimator readAccel:self.accelData
                        rates:self.gyroData
                        field:self.magnetometerData];

    if (self.estimator.compassCalibrated && self.estimator.gyroCalibrated)
    {
        auto q = self.estimator.eskf->getState();
        auto g = self.estimator.eskf->getAPred();

        auto a = self.accelData;
        auto w = self.gyroData;

        auto mp = self.estimator.eskf->getMPred();
        auto m = self.estimator.eskf->getMMeas();

        _s->qvals[0] = q.a();
        _s->qvals[1] = q.b();
        _s->qvals[2] = q.c();
        _s->qvals[3] = q.d();

        //  calculate un-filtered angles
        float ay = -a.y;
        if (ay < -1.0f) {
            ay = -1.0f;
        } else if (ay > 1.0f) {
            ay = 1.0f;
        }
        _s->ang[1] = std::atan2(-a.x, -a.z);
        _s->ang[0] = std::asin(-ay);
        _s->ang[2] = std::atan2(m(1), m(0)); //  hack: using the filtered cos/theta to tilt-compensate here

        //  send transform to render view
        auto R = q.to_matrix();

        GLKMatrix4 trans = GLKMatrix4Identity;
        auto M = GLKMatrix4MakeAndTranspose(R(0,0), R(0,1), R(0,2), 0.0f,
                                            R(1,0), R(1,1), R(1,2), 0.0f,
                                            R(2,0), R(2,1), R(2,2), 0.0f,
                                            0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);

        trans = GLKMatrix4Multiply(trans, M);
        self.renderVC.cubeOrientation = trans;
    }
}