Создание собственной системы стабилизации
Вот прочтите еще раз. Две пары координат а значит есть вектор.
Вектор-то есть, но толку от него… Вот представьте себе, у дома координаты, допустим (0;0;0), у коптера (10;10;5). Как повернут коптер? Как он наклонен? Я знаю где он находится относительно дома, но я ничего не знаю об ориентации самого коптера в пространстве, потому что независимо от углов крена GPS позиция оператора и коптера будет та же самая.
Фокус с магнитным полем и гравитацией в том, что направление этого вектора в система координат ЛА зависит от ориентации ЛА в пространстве. В случае с GPS ЛА и GPS дома, направление вектора от ориентации ЛА в пространстве никак не зависит.
Вы меня не поняли, магнитометр очень капризная штука, неровное его расположение будет давать перекосы в ориентации при наклонах аппарата, влияние наводок от токов тоже вносит лепту, к тому же чем сложнее система тем меньше надежность… У меня до сих пор затыки с компасом, хотя он на ножке стоит.
Правильная коррекция нуля и проблем нет. Как его на ножку не выноси, если ноль скорректирован неверно, компас будет врать. Плюс ко всему, магнитный вектор с магнетометра надо развернуть в плоскость земли - если этого не делать, направление будет плавать.
У меня стоит датчик MPU6500 у него отдельные фильтры на гиру и на аксель… Хоть сколько аксель не зажимай - от линейных ускорений не избавиться, которые будут вносить ошибку в ориентацию.
Правильная калибровка (нуля и масштаба) и фильтровать все что значительно отличается от 1G.
Если правильно его использовать то он не врет.
GPS врет по определению на несколько метров. Плюс позиция плавает на те же несколько метров. Плюс иногда GPS отключают для обслуживания над некоторыми областями.
Вектор-то есть, но толку от него… Вот представьте себе, у дома координаты, допустим (0;0;0), у коптера (10;10;5). Как повернут коптер? Как он наклонен? Я знаю где он находится относительно дома, но я ничего не знаю об ориентации самого коптера в пространстве, потому что независимо от углов крена GPS позиция оператора и коптера будет та же самая.
Фокус с магнитным полем и гравитацией в том, что направление этого вектора в система координат ЛА зависит от ориентации ЛА в пространстве. В случае с GPS ЛА и GPS дома, направление вектора от ориентации ЛА в пространстве никак не зависит.
Вот это золотые слова вот в этом есть доля правды, Но тут есть небольшой момент. Тут просто вектора немного отличаются в том плане, что аксели и магнитометры используются в локальной СК, то есть как вы и говорите от ориентации ЛА будет меняться вектор. А с ЖПС немного другая ситуация, нам нужно менять виртуальный вектор ЖПС направления таким образом, чтобы он не менялся в зависимости от ориентации аппарата, то есть рассматриваем его уже в глобальной СК, ну типа обратная задача.
Про калибровки акеселерометра и магнитометра я естественно знаю, более того у меня 9 коэффициентов на каждый датчик.
Акселерометр никаким образом не сможет отделить ускорение свободного падения (которое используется в корректировке ориентации) от линейных ускорений, как не фильтруй, как не калибруй.
Про ЖПС это вы конечно правы, но несколько метров ошибки изменят мой вектор направления на доли градуса, что не внесет большой ошибки. Но тут опять же для повышения точности можно усовершенствовать до системы RTK.
Тут еще другой вопрос - почему никто такое не придумал, или я просто не видел, может в реале я туплю, на самом деле это нереально.
А с ЖПС немного другая ситуация, нам нужно менять виртуальный вектор ЖПС направления таким образом, чтобы он не менялся в зависимости от ориентации аппарата, то есть рассматриваем его уже в глобальной СК, ну типа обратная задача.
Векторы акселя и компаса существуют и в локальной и в глобальной системе координат, а вектор направления на дом - только в глобальной системе координат, от не зависит от ориентации ЛА в пространстве, только от его местоположения. Так что при всем желании его не получится использовать для коррекции ориентации.
Акселерометр никаким образом не сможет отделить ускорение свободного падения (которое используется в корректировке ориентации) от линейных ускорений, как не фильтруй, как не калибруй.
Не может, поэтому и говорю, использовать только тот вектор ускорения, который более-менее похож на “чистую” гравитацию (|a| ~= 1G)
Да может вы и правы, я еще подумаю, и расскажу
Да может вы и правы, я еще подумаю, и расскажу
Вообще, использовать еще и GPS для расчета ориентации было бы круто. Будет интересно, если я не прав.
Все правильно вы сказали, я не прав, не хватает еще одной вещи, надо иметь какой то датчик, который реагирует, когда поворачивается в сторону оператора, тогда можно реализовать мою систему. А этот датчик - это уже отдельный геммор, лучше уж оставить магнитометр.
надо иметь какой то датчик, который реагирует, когда поворачивается в сторону оператора
радиокомпас с узко направленной антенной)))
как по вашему самолёты во вторую мировую пролетали пол континента и не сбивались с курса без GPS?
Во во, что то подобное
имея 3 антенны разнесенные по краям борта можно вычислить не только координаты но и положение в пространстве по сигналам со спутников … но … борт должен быть достаточно большим (чем дальше разнесены антенны тем точнее ) … при достаточно больших габаритах можно воспользоваться геодезическими высокоточными модулями , но их цена оставляет желать лучшего …
в идеале обрабатывать сигнал со всех антенн одним модулем , тогда точность будет выше (можно будет мерять задержки/фазовый сдвиг сигнала между антеннами)… только существует ли такой модуль …
Вы меня не поняли, магнитометр очень капризная штука, неровное его расположение будет давать перекосы в ориентации при наклонах аппарата
Да, это факт … , любые т.н. “MARG алгоритмы” этим страдают, поэтому подмешивать компас в общую кучу с горизонтом - плохая затея, не смотря на всю красивость алгоритмов типа Магвика и Махони…
Вот посмотри: (щас кстати пытаюсь реализовать у себя) www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4570372/
- товарищи хитрым способом сделали (?) курс по магнитометру+аксель отдельно от всего остального и кажется довольно не плохо…
казалось бы как один человек мог столько успеть?!
хитрым способом сделали (?) курс по магнитометру+аксель отдельно от всего остального и кажется довольно не плохо
Ну это было на заре развития, сейчас я уверен, что все полетники магнитометр только для курса используют. Но даже если только курс подвержен наводкам магнитного поля - все равно это остается проблемой. Интересно, как удалось решить эту проблему ребятам из X-sense. В их сенсорах есть режим AHS - Active Heading Stabilization, где они заявляют крайне низкие ошибки по курсу даже в условиях сильных магнитных помех. Если кто тестировал его, интересно услышать так ли это на самом деле.
казалось бы как один человек мог столько успеть?!
РИП. Человек занимался Делом. А большинство из нас постоянно находятся в беличьем колесе житейских проблем…
любые т.н. “MARG алгоритмы” этим страдают, поэтому подмешивать компас в общую кучу с горизонтом - плохая затея, не смотря на всю красивость алгоритмов типа Магвика и Махони…
Я беру только проекцию мага на на мнимый горизонт, поэтому компас влияет только на курсовую ориентацию. Однако в моих широтах даже небольшой завал горизонта существенно отклоняет курс (
Интересно, как удалось решить эту проблему ребятам из X-sense. В их сенсорах есть режим AHS - Active Heading Stabilization, где они заявляют крайне низкие ошибки по курсу даже в условиях сильных магнитных помех.
Действительно интересно, особенное если без внешней коррекции (только как?!).
И на каких датчиках?
Если кто тестировал его, интересно услышать так ли это на самом деле.
Да, крайне интересно.
Да, это факт … , любые т.н. “MARG алгоритмы” этим страдают, поэтому подмешивать компас в общую кучу с горизонтом - плохая затея, не смотря на всю красивость алгоритмов типа Магвика и Махони…
У меня сделано просто - вектор магнитного поля (в системе отсчета ЛА) вращается в систему отсчета “Земля”, от него отбрасывается Z, вращается обратно в систему ЛА и скармливается MARG. На самом деле более оптимально, но смысл тот же. Так компас а) скомпенсирован по крену (наклоны ЛА не влияют на курс), б) не влияет на горизонт.
вектор магнитного поля (в системе отсчета ЛА) вращается в систему отсчета “Земля”, от него отбрасывается Z, вращается обратно в систему ЛА
Точно так.
В их сенсорах есть режим AHS - Active Heading Stabilization, где они заявляют крайне низкие ошибки по курсу даже в условиях сильных магнитных помех. Если кто тестировал его, интересно услышать так ли это на самом деле.
По мануалу они используют фильтр Калмана. Я предполагаю, что в матрицу шумов измерений магнитометра идет разница между константным вектором магнитного поля Земли для данной местности + офсеты (калиброванным) и полученными измерениями. То есть по-простому, если вектор отличается от нормального, то есть какие то наводки, значит измерения сильно зашумлены, им не доверяем.
UPD.
4.4 Active Heading Stabilization (AHS)
One powerful feature when it comes to heading estimation is Active Heading stabilization (AHS). AHS
uses the magnetometers to estimate the gyro bias, but it does not reference the heading. This way,
drift in heading can be as low as 1 deg after 60 minutes for the MTi 100-series and 3 deg after 60
minutes for the MTi 10-series. When the magnetic field is disturbed, AHS will still function. The
frequency though of the updates of the gyro bias will be lower, as AHS is triggered only when the
magnetic field is stable.
There is one known situation where AHS will have a detrimental effect on the performance. When the
magnetic field is changing very slowly (e.g. when an object is rotating slowly, less than e.g. 0.5 deg/s),
AHS might estimate the gyro bias incorrectly.
When AHS is applied to a filter profile that uses the magnetic field as a reference, the magnetic field
will no longer be used as a reference. Heading output will be heading tracking instead of referenced
heading.
Собсно, кратко они пишут, что при резких изменениях магнитного поля, частота оценки биаса гиры по Z становится меньше. При этом если скорость изменения магнитного поля низкая, то AHS будет работать некорректно, и соответсвенно курс будет неверен.
Собсно, кратко они пишут, что при резких изменениях магнитного поля, частота оценки биаса гиры по Z становится меньше. При этом если скорость изменения магнитного поля низкая, то AHS будет работать некорректно, и соответсвенно курс будет неверен.
Да, предполагал что-то подобное. Спасибо за информацию. А датчики у них от Fairchild - FIS 1100. www.fairchildsemi.com/products/sensors/
У меня есть отладочный комплект - один-в-один как на картинке xsense. Видимо, лицензировали софт и продают под разными брендами.
Действительно интересно, особенное если без внешней коррекции (только как?!).
Я вот ссылочку выше давал, может кто попробует сделать реализацию на Си ? Там вроде идея относительно просто и доступно разжевана… если есть понятия в области кватернионов то вообще - “конструкция выходного дня”…
(я себе накропал уже функцию, но пока че то не клеится, с кватернионами приходится разбираться по ходу,… может оси не так выравниваю, может банальная ошибка в алгоритме вращения… короче работать надо)
Вот тогда и обсудим результаты, глядишь чего и получится…(уж больно хорошие результаты пророчат авторы статьи)
Там, кстати, во второй части (пока не смотрел подробно) ещё и про влияние негравитационых ускорений акселя есть решение, через динамический коэфициент усиления…
если кому интересно, вот моя пробная функция (попытка реализации):
Я вот ссылочку выше давал, может кто попробует сделать реализацию на Си ? Там вроде идея относительно просто и доступно разжевана… если есть понятия в области кватернионов то вообще - “конструкция выходного дня”…
Там разжевывают математику как вращать кватернионами локальные вектора и как комп.фильтр сделать в кватернионах. Где там “изюминка” с хорошим магом?
Где там “изюминка” с хорошим магом?
Идея алгоритма такая (как я понял в меру знания языка):
- рожаем кватернион акселерометра (с нужными хитрыми ограничениями для избежания сингулярностей)
- берём вектор магнитометра и вращаем его полученным ранее хитрым кватернионом акселя.
- теперь рожаем кватернион магнитометра (тоже с хитрыми ограничениями от авторов…)
- рожаем конечный кватернион (Yaw) перемножая кватернион акселя (1.) и кватернион мага (3.)
типа основной “замес” в том, что кватернион магнитометра - получаем сначала как функцию от кватерниона акселя а потом при перемножении их “убиваются все сингулярности” и - вот оно якобы счастье… (графики, аплодисменты и т.д. )))
Вообще говоря похоже на:
У меня сделано просто - вектор магнитного поля (в системе отсчета ЛА) вращается в систему отсчета “Земля”, от него отбрасывается Z, вращается обратно в систему
но, не уверен, может и есть что то другое…
Вот тогда и обсудим результаты, глядишь чего и получится…(уж больно хорошие результаты пророчат авторы статьи) Там, кстати, во второй части (пока не смотрел подробно) ещё и про влияние негравитационых ускорений акселя есть решение, через динамический коэфициент усиления…
Да ничего там нового нет, все тот же комплементарник только в замороченной форме кватернионов (со всеми вытекающими математическими тонкостями через которые придется продираться). Динамический коэффициент на акселе по анализу длины вектора гравитации - идея старая, но не рабочая, хороша только для тестовых отчетов, но в реальности его нужно применять очень акуратно, особенно если система постоянно в движении (я так и не получил заметных улучшений).
- рожаем кватернион акселерометра (с нужными хитрыми ограничениями для избежания сингулярностей) 2. берём вектор магнитометра и вращаем его полученным ранее хитрым кватернионом акселя. 3. теперь рожаем кватернион магнитометра (тоже с хитрыми ограничениями от авторов…)
Вот именно что все хитрости нужны только для того, чтобы применить математику кватернионов к этой задаче. Тогда как в форме DCM все очень тривиально и просто считается.