Магнитометры Honeywell
Если кто имел дело с магниторезистивными датчиками HMC1001 и HMC1002 или микросборкой HMC2003, поделитесь, пожалуйста, впечатлениями.
Интересует возможность корректировки по этим датчикам пьезогироскопов и акселерометров.
Конкретно с этими датчиками дела не имел, но разрабатывал электронный компас на других датчиках. Использовать датчики магнитного поля для авиамоделей, как мне кажется, бесполезно. Точнее, я не смог придумать применения.
Речь идет о навигационной системе БПЛА. В составе системы планируется использовать модуль GPS, так что компас как таковой не нужен. Динамическая коррекция крена, тангажа и курса производится с помощью пьезогиро и двухосевого акселерометра. Но у всей этой системы на гироскопах и акселерометре надо иногда корректировать ноль, т.е. нужно что-то типа электронного “отвеса”. Вот мне и подумалось, что в этом качестве можно использовать трехосевой магнитометр (или двухосевой???)☕.
Если подскажете более простой и дешевый способ - буду очень благодарен.
p.s. Маятники и ртутные датчики положения просьба не предлагать 😃
т.е. нужно что-то типа электронного “отвеса”. Вот мне и подумалось, что в этом качестве можно использовать трехосевой магнитометр (или двухосевой???)
Если летать над магнитным полюсом Земли, где линии магнитного поля вертикальны, то можно отслеживать горизонт с помощью двухосевого магнитометра. Во всех остальных местах линии магнитного поля невертикальны и однозначно определить крен и тангаж невозможно ни с 2-х, ни с 3х-осевым датчиком.
Во всех остальных местах линии магнитного поля невертикальны и однозначно определить крен и тангаж невозможно ни с 2-х, ни с 3х-осевым датчиком.
Ну вот, приплыли… 😦
А как же они трехосевой компас HMR3300 на магнитометрах делают? Он вроде как определяет поперчный и продольный наклон до 60 градусов (там же внизу страницы)?
А какие датчики используются в этих прибамбасах? Есть сведения, что калибровка происходит в любом положении (не горизонтальном).
Ну вот, приплыли… 😦
А как же они трехосевой компас HMR3300 на магнитометрах делают?
Это разные задачи. В компасе либо система из 2х магнитных датчиков должна быть горизонтальна (плавание в жидкости, карданный подвес), либо нужна система из трех магнитных датчиков и инклинометра (или двух акселерометров). В последнем случае магнитные датчики определяют 3D направление магнитного поля относительно компаса, а акселерометры позволяют определить крен и тангаж компаса и вычислить горизонтальную компоненту магнитного поля - азимут.
Повторю еще раз: в компасе датчиками крена и тангажа являются акселерометры. Вычислить крен и тангаж из показаний магнитных датчиков невозможно.
Что касается уровней, их вполне можно делать только на акселерометрах.
…Это разные задачи. В компасе либо система из 2х магнитных датчиков должна быть горизонтальна (плавание в жидкости, карданный подвес), либо нужна система из трех магнитных датчиков и инклинометра (или двух акселерометров). В последнем случае магнитные датчики определяют 3D направление магнитного поля относительно компаса, а акселерометры позволяют определить крен и тангаж компаса и вычислить горизонтальную компоненту магнитного поля - азимут.
Повторю еще раз: в компасе датчиками крена и тангажа являются акселерометры. Вычислить крен и тангаж из показаний магнитных датчиков невозможно.
Что касается уровней, их вполне можно делать только на акселерометрах.
Всецело согласен.
Поясню почему нельзя измерить тангаж и крен “напальцах” - представте в пространстве векор Y и ли ось напряженности магнитного поля земли, теперь представте любой датчик с одной осью чувствительности - тоесть мерюющий проекцию Y на ось чувствительности - магнетометр. Представили. Теперь сложнее - три датчика с перпендикулярными осями - “типа 3D”. А теперь ситуация - одна из осей “3D” системы совпала с направления Y. А теперь вращаем насшу систему вокруг вектора Y - результат: пространственное положение самелете меняется - а сигналы датчиков НЕТ!
Всецело не согласен.
Акселерометры и гироскопы не спасут!
A)Допустим у нас есть трех осевой MEMS гироскоп ( ENС от Мurata или ADXRS от AnalogDevice)- интегральное устройство выдающее сигнал пропорциональный угловой скорости. Если вы захотите получть уголовое положение датчика Вам прийдется задать нуль и начать интегрировать сиггналы - с первым проблем нет а второе после некоторого очень непродолжительного времени будет выдавать результат отличный от реальности - интегрирование шумов сигнала датчика приведет к неверным результатам. Чтоб списать ошибки нужна ЕЩЕ ДАТЧИК - который умеет определять состояние БПЛА в “в горизонте” и давать команду на обнуление интеграторов. Сейчас это делают двумя видеокамерами-камерами расположенными под 90 градусов. Ночю не работает - горизонта не видно, но зато ночью можно обойтись одной камерой - зная астрономическое время и координаты - по звездной карте - не работает под обоаками, называется астокоординатор.
Б)На акселерометрах угловое положение вобще не помериш! они на то и акселеромеры - мерить проекцию суммы векторов силы инерции и ускорения свободного падения. Измерить такими датчиками угол можно только в инерциальной системе - когда ускарения нет - но таковых на самолете есть только когда он в ангаре сстоит 😦
Вобщем чтоб акселеромертами померитт свое ускорение нужна информация о пространственном положении - чтоб снять неоднозначность вносимую силой тяжести, чтоб получить пространственное положение нужно списвать накапливающуюся погрешность, чтоб списвыать … и тд итп, замкнутый круг. Просто не получается. Поэтому навигационные системы на любом салете это штука сложная и дорогая.
Сам бьсь над проблемкой создания маленкой ИНС - чтоб мерять все углы и перегрузки. Пока нарыл только вот что
www.innalabs.com/technologies/innalabs-6D-sensor
Позволю себе анекдот в тему. Да простят меня модераторы…и женщины
Пациентка у врача по женским проблемам.
-Доктор, меня никто трахает…
-М-дяяя, а почему? как вы думаете?..
-У меня прыщи…
-М-дяяя,
Доктор начинает ходить по комнате туда - суда и говорит:
Меня никто не трахает, …м-м-м… потому что у меня прыщи…у меня прыщи…, поэтому меня никто не трахает…
Останавливается и восклицет: Милочка!! Это чтож?? Замкнутый круг получается!!!
Вот тут прдставлено несколько электронных навигационных приборов. В том числе авиагоризонт.
Трехосевой магнитометр тоже упоминается, но он, учитывая вышесказанное, служит только для компаса.
Вопрос остается прежним - каким датчиком обнуляются пьезогиры и акселерометры?
Еще на сайте робоклуба есть статья про пьезогироскоп + акселерометр.
Там по мнению автора акселерометр решает все проблемы, с чем я принципиально не согласен ☕ .
И еще вопрос - если сделать качественную аналоговою часть для гироскопа и акселерометра, написать приличный алгоритм для их обсчета, то на сколько уедет ноль к примеру за 1 час времени?
И еще вопрос - если сделать качественную аналоговою часть для гироскопа и акселерометра, написать приличный алгоритм для их обсчета, то на сколько уедет ноль к примеру за 1 час времени?
Где-то так. 😃 Смотря насколько качественная и смотря насколько приличный.
Вообще-то в даташите к датчикам есть похожая характеристика. У устройства вцелом будет так же или хуже.
Указать величину через время T невозможно - это ведб реализация случайного процесса, а вот СКО - как два пальца…
берем время 1 минута = 60 сек.
Для определенности гироскоп - ADXRS 300 и его параметры :
1.Спектральная плотность шума - sqt(N)=0,05 (град/сек)/sqt(Герц)
2. Полоса системы обработки (выходного усилителя микросхемы датчика) - df=40Гц
a) Предполагая что шум измерений гаусовский белый - дисперсия шума на выходе датчика N*df = 0,05^2*40 = 0.1 (град/сек)^2
б) для получения дисперсии процесса на выходе интегратора нада этот шум проинтегрировать(опуская детали от том как интегрировать шум и тд) получаем дисперсию измерения углового положения - порядка 1*10^-2 Град^2. Помножаем на время - получаем что через минуту на выходе интегратора (при условии что самолет не двигался) будет величина с матожиданием 0 и среднеквадратическим отклонением ~0,1 градус, чере час ~10 град и так далее. Получается что если вы хотите чтоб ошибка измерений попадали в ворота 1 градус то нада раз в 10минут списывать ошибки.
Но это я прикинул в идеальных условиях - а если учесть что датчики хуже чем указано в даташите(знаетели вибрации ухудшают точность датчиков), неидеальный интегатор, шум дескритизации в АЦП контроллера и тд то пуличится что показания прибора буду плыть ну чут ли не как секундная стрелка 😦 вот так. Также и с акселерометрами. Реально получится что через минуту уже все поплывет нафиг если не будет корекции.
Печально но факт.
По моим рассчетам получается примерно та же картина 😦
Но тогда получается, что этих приборов в природе не существует 😃
Про компас Vad64- абсолютно прав. добавлять нечего. в сингапуре-можно мерять курс, на северном полюсе - вертикаль.
Клен_s правильно проанализировал уход в идеальных условиях…( как скорость шарообразного коня в вакууме.) вибрации правильно упомянул, про температуру , наверное, забыл.
У него самый грамотный вообще подход- опыт чувствуется 😃
Полосу, кстати, поуже иметь желательно, и фильтр с максимально ровной фазовой ( ну или хотя бы известной) хар-кой для этого. то же и с акселерометрами.
Но правильно работающая инерциалка- это тоолько цветочки. даже не цветочки, просто побеги.
Ведь надо, чтобы оно не ТОЛЬКО НЕ УПАЛО, но еще и ЛЕТЕЛО, КУДА НАДО. вот здесь-то все основные
трудности и закопаны… и за них НЕ ЗРЯ микропилот , пикколо и прочие процерусы денег хотят…
Еще раз извините за тон изложения- “сверху” - эмоции переполняют 😃
Да, кстати, если цель перелететь через Атлантику в Америку- инерциалка НАФИК не нужна. Достаточно барометра и GPS. на опыте доказано… Ну и самолет соответствующий должен быть - …
По моим рассчетам получается примерно та же картина 😦
Но тогда получается, что этих приборов в природе не существует 😃
Кто вам сказал что там “настоящий” авиагоризонт? Мне кажется что он показывает тангаж и крен только в малом интевале в районе горизонтального положения - для этого можно использовать сигналы компенсации наклона магнитного компаса, НО! это не авиа горизонт в правильном смысле. Вы посмотрите для чего девайсы предназмначены - для дельтапланов - они не делат бочку петли и не летают кверх лапами - им от этого плохо становится.
2_serj
Про температуру не забыл. На ADXRS в схеме обработки имеется термокомпенсация, по этотому и не упомянул. Полосу уже конечно желательно - снизить шум, но тогда динамическая ошибка возрастет - она хоть и знако переменна но матожидание у нее не нулевое - читай “уход будет быстрее”. Тут по аолосе есть оптимум - его считать нада задавшись динамическими свойствами самика. Про то что ИНС это цветочки я в курсе. Более того - все что стоит на реальных самолетах летающих менее часа (кстате к миг-29 это тоже относится)это тоже цветочки. Не цветочки это то что ледает долше часа и дальше тыщи. Тут и механические гироскопы не спасают - начинают прецессировать изза загибания земли сферой.
По поводу перелета с барометром и GPS - номер не проходит. через 15-20 минут войны все приемники GPS будут подавлены помехами и летать ползать плавать можно будет только по ИНС и кое где по РСДН ( но не долго их тоже грохнут минут через 35) Поэтому на СУ24 ПНК-24 (прицельнонавигационный комплекс) весит дофига килограммов потребляет и столькоже киловатт - весма сложный прибор скомплескироанный с кучей датсиков разной природы.
А вот теперь я буду ржать:) долго и катаясь по полу 😃
Ну и чего конструктивного можно почерпнуть из этого супер-умного поста?
Вы, как я понимаю, прекрасно знаете, как работают всякие пикколо и процерусы?
Так поделитесь, многим будет интересно…
Но правильно работающая инерциалка- это тоолько цветочки. даже не цветочки, просто побеги.
Пока меня интересует именно эта часть системы.
Так помогите решить хотя бы такой элементарный вопрос 😃
Ну и чего конструктивного можно почерпнуть из этого супер-умного поста?
Вы, как я понимаю, прекрасно знаете, как работают всякие пикколо и процерусы?
Так поделитесь, многим будет интересно…Пока меня интересует именно эта часть системы.
Так помогите решить хотя бы этот элементарный вопрос 😃
А че тут делится, и так все понятно. Как минимум нужен настоящий механический гироскоп , все остальное от лукавого. Выше задницы как говорится не прыгнешь!
Да кстате забыл самое важное. GPS - хорошая штука, но только для маршрутной навигации и узнать какое время 😃, а вот для управления маневрами ЛА ну совершенно не годится 😦 темп измеренй слишком маленький, у большинства 1 сек. Ситуацию даже экстраполирующие фильты не спасают. Всетаки чаще нада знать свое положение и перегрузки и тд. Поэтому используя GPS невозможно сделать инструментальную посадку - точности хватает, а вот темпа поступления информации нет.
Ведь надо, чтобы оно не ТОЛЬКО НЕ УПАЛО, но еще и ЛЕТЕЛО, КУДА НАДО. вот здесь-то все основные
трудности и закопаны…
Речь идет о скоростях 100-150 км/ч и дальности до 50 км.
Тут GPS должен вполне справиться. Пусть с некоторыми зигзагами, но вполне реально…
А че тут делится, и так все понятно. Как минимум нужен настоящий механический гироскоп , все остальное от лукавого. Выше задницы как говорится не прыгнешь!
И это все, что Вы можете посоветовать?
К сожалению, весь самолетик планируется уложить в 4-5 кг весу и даже такая хеновина туда никак не влезет 😃 .
2 driver-NN
мой е-mail:
pp_serj@ mail.ru
2 klen_s
К сожалению, никакой встроенной температурной компенсации в ADXRS, увы нету…
Огромный их плюс, встроенный термометр на одном кристалле с мемсом, что сводит практически к нулю вляние теплового сопротивления датчика. однако по какому закону вводить термокомпенсацию- это судить пользователю 😃 вскользь упоминается, что 3-х точечной достаточно для 100 градусов в час, при положении датчика в покое 😃 А сведения про температурные кривые из АD с таким трудом вы выбивались- ой-ой-ой. настолько они были ужасны 😃 правда, мюрата ужаснее раза в 3, поэтому я порадовался.😃