Комментарии 14
Современные системы используют «ремённую» (strap‑down) схему:
специфической силы fn\mathbf{f}_{n}fn и ... и транспортных эффектов
Какая-то странная самодельная/дословно переведённая терминология. Первое называется "бесплатформенной" системой, вторые - кажущимся и переносным ускорением.
И да, датчик - это датчик, а система (AHRS) - это система (которая обсчитывает показания датчиков и выдаёт уже свои показания). В общем, перед написанием/публикацией стоило внимательнее ознакомиться с общепринятой терминологией, чтобы не путать себя и читателей.
ωie\boldsymbol{\omega}_{ie}ωie
Что-то по латеховски, не смог разобрать ;)
Видно что автор свой драйвер к иму не писал, акселерометр в среднем не "плывет", магнитометр нужен для восстановления угла вокруг оси гравитации, обсуждать измерительную систему без точностей и задач которые она решает смысла не вижу. Если хочется формул то кватернионов не хватает
Вы абсолютно правы, писать драйвер я не вижу смысла, по крайней мере на этапе первых прототипов. Суть коцепции устройства в том, чтобы комбиинровать несколько разных по физическому принципу источников данных "из коробки", применить к ним умную обработку и попробовать получить вменяемый результат. Наберитесь терпения, дальше будут статьи с фото живого устройства и его работы.
Касательно формул, то не приводил их ровно по той же причине, что вы указали - это слишком заумно для науч поп статьи.
Самое необычное применение фильтра Калмана, которое я встречал, в Trimble Thunderbolt GPS Disciplined Clock (GPS время + источник опорной частоты 10 mHz). Кварц в печке, учёт внешней температуры и пр. Фильтр постоянно обучается и при пропадании GPS автономно управляет кварцем (печкой ?). Пока ничего особенного... А особенность в том, что в модели замешана не только температура, но и эффект старения кварца !!!
Без GPS работает часов 7-8, а потом всё как в заголовке - начинает бессовестно плыть.
PS: к сожалению информация исключительно из руководства пользователя, так что пришлось принять на веру. В современных инструкциях и этого не напишут ))
Пока статья ни о чем, может в дальнейшем будет что нибудь интересное, без обид, просто вводная информация, даже ИИ расскажет куда больше
Две причины почему плывет.
Мемс особеность датчиков
Численные методы, интегралы. Не идеальность математических расчетов.
"Акселерометры измеряют специфическую силу — разницу между истинным ускорением и ускорением свободного падения. Гироскопы измеряют угловую скорость."
Что за чушь написана!
Акселерометры измеряют ускорение, а не разницу ускорений.
Гороскоп сохраняет свое угловое положение в пространстве и не изменяет угловую скорость.
Извините за объем, но решил ответить развернуто.
В инерциальной технике принято различать две физически разные величины – истинное ускорение и специфическую силу. Истинное ускорение – это вектор второй производной координаты тела по времени. Специфическая сила (на английском specific force) – это сила, приложенная к единице массы, за вычетом силы тяжести. Именно её и чувствует любой акселерометр.
Это легко проверить экспериментально: если положить датчик на стол, скорость его равна нулю, то есть истинное ускорение равно нулю. Тем не менее акселерометр выдаёт сигнал порядка 1 g, направленный вверх. Этот «лишний» g как раз и есть специфическая сила – реакция опоры, удерживающей датчик от падения. В описании IMU на сайте Dewesoft так и сказано: IMU измеряет угловую скорость и специфическую силу – разницу между абсолютным ускорением и ускорением гравитации. Поэтому в навигационных алгоритмах перед двойным интегрированием ускорений из показаний акселерометра необходимо вычитать вектор притяжения.
Аналогично с гироскопами. Есть два типа устройств: классические механические гироскопы и твердотельные (MEMS, оптические и т. д.). Механический гироскоп представляет собой быстро вращающийся ротор, который сохраняет ориентацию в пространстве благодаря закону сохранения момента импульса. В этом смысле верно, что гироскоп «сохраняет своё угловое положение» и сопротивляется внешним крутящим моментам. Но современные инерциальные модули используют датчики угловой скорости, а не классические гироплатформы. MEMS‑гироскоп – это вибрационный датчик, который выдаёт электрический сигнал пропорционально мгновенной угловой скорости вокруг своей оси. Такой датчик не «держит» ориентацию, а только измеряет скорость вращения; для получения ориентации сигнал интегрируется во времени внутри процессора.
Поэтому фразы «акселерометр измеряет разницу ускорений» и «гироскоп измеряет угловую скорость» корректны в инженерном контексте. Они подчёркивают, что показания датчика – это не абсолютная кинематическая величина, а та сила или скорость, которая остаётся после исключения гравитации или другими словами – правильное ускорение.
Извините, но Вы очень неграмотно излагаете: смешиваете поняти силы и ускорения. Акселерометр измеряет не силу а ускорение, но принцип в нем заложенный основан на измерении инерционной силы, именно поэтому акселерометр показывает 1g при направлении его в вертикальном положении. И никакой разницы он не измеряет.
Еще раз - гироскоп это вращающееся тело, сохраняющее угловое положение в пространстве (почитайте Теоретическую механику). Современные твердотельные или оптические "гироскопы" измеряют угловую скорость вращения, а не угловое отклонение от начального положения, это не гироскопы, это датчики угловых скоростей.
"Они подчёркивают, что показания датчика – это не абсолютная кинематическая величина, а та сила или скорость, которая остаётся после исключения гравитации или другими словами – правильное ускорение." За это на экзамене по Теормеху Вам бы поставили 2 балла: сила не кинематическая величина, а динамическая, объединять понятие силы и скорости - профанация. Никто не исключает гравитацию при измерении ускорения, она и не измерятся при движении в горизонтальной плоскости, использование гравитации - это просто самый простой способ градуировки некоторых типов акселерометров.
Часть 2. Теория: как работает инерциальная навигация и почему она «плывёт»