Делаю OSD, автопилот и инерциалку...
Отвечу по алгоритму коррекции. Все остально пока вторично.
И так, имеем слудующее.
Имеется 3Д компас, который выдает вектор магнотного поля. Сам по себе вектор - константа (север). Значение компаса изменяется только при именении положения сомолета в пространстве. С[n] - значение компаса в различные моменты времени.
Есть гироскоп, который выдает скорости вращения по осям a[n],b[n],c[n], но выдает с ошибкой E (e1,e2,e3).
Задача: как имея значения компаса C[n] в различные моменты времени, значения гироскопа a,b,c[n] в различные моменты времени, найти ошибку E.
Другими словами. У нас есть значения гироскопа в моменты времени. Эти значения содержат ошибку, т.е. a[n] = ИдеальнаяСкоростьХ[n] + e1, b[n] = ИдеальнаяСкоростьY[n] + e2, c[n] = ИдеальнаяСкоростьZ[n] + e3.
Нам надо найти e1,e2 и e3.
Все.
Как из имеющихся данных найти ошибки я уже написал выше.
что имеется в виду? Истинная траектории полета ЛА? Откуда нам она известна?
Я говорю сейчас только о коррекции гироскопа. Все. Траекторию, высоту, ГПС и все остальное будем обсуждать потом. Даже положение самолета в пространтсве сейчас не будем обсуждать.
Обсуждаем только ошибку гироскопа. 😃
Изначально я сказал что смогу написать алгоритм коррекции значений гироскопа на основинии значений компаса. Мне возразили, что это сделать невозможно.
Я этот алгоритм написал. 😃
Дмитрий, надеюсь вы понимаете, что самолет может лететь с неизменным курсом при некотором крене и наоборот? То что он может менять высоту при нулевом тангаже и наоборот? Речь о совершенно “правильном”, триммированном ЛА…
Да. Я это понимаю. Поэтому в формулах, нигде не упоминается значение крена и все остальные параметры. Я работаю сейчас только с показаниями датчиков. Как летит самолет, это тема для следующих обсуждений. 😃
Сейчас у меня есть “идеальный” гироскоп, который никуда не плывет, и компас. Следубщим этапом будет определение положения самолета в пространстве.
Дмитрий, я понял идею коррекции так:
Вы сравниваете две оценки положения по “скоростям” - трехмерной производной положения, так сказать, по- гироскопам и по компасу, так? исходя из того, что вектор скорости в среднемпо компасу ошибки не имеет, вы вычитаете ошибку из гироскопов.
Правильно?
ы сравниваете две оценки положения по “скоростям” - трехмерной производной положения, так сказать, по- гироскопам и по компасу, так?
Не совсем.
Я использую значение компаса чтобы найти ошибку гироскопов. Скорость вращения по компасу я не вычисляю. Я вычисляю только “постоянную” ошибку гироскопов. Постоянную, в смысле постоянную на интервале наблюдения, в нашем случае - три отсчета (хотя вообще 6). 😃
Поэтому в формулах, нигде не упоминается значение крена и все остальные параметры. Я работаю сейчас только с показаниями датчиков. Как летит самолет, это тема для следующих обсуждений. Сейчас у меня есть “идеальный” гироскоп, который никуда не плывет, и компас. Следубщим этапом будет определение положения самолета в пространстве.
Значит это только калибровка гиры (смещение нуля по каждой оси),
а не “Артему Силкину - привет”. 😃
А у магнитометра смещение нуля отсутствует ? (от него зависят e1, …)
еслиб компас был абсолютно точным прибором то гироскопы были бы ненужны, поэтому корректировать гироскопы надо не от копмпаса а от некоторого комплексного вектора всех датчиков.
и как можно исключать из расчета “вероятного вектора” фактор “вероятности ошибки”
- вектора пути медленно движущегося GPS
- отклонившегося на магнит компаса
- показаний “встряхнутого” - т.е. перегруженного гироскопа, компаса или акселя (а это в условиях вибрации [от мотора+от порывистого ветра+толчки от грунта при взлете] может случиться гораздо раньше чем в настольно-математической модели)
и еще пара мыслей про точное математическое моделирование и его отклонение от реала.
в однопроцессорной системе опрос датчиков происходит не одномоментно и замеры сделаны не на одном интервале величины (допустим траектории) примерно так пусть т=точки на оси времени, тогда:
т0 опрос гпс, т1 опрос 3д гироскопа (допустим цифровой и все три оси за один опрос), т2 аналоговый аксель ось x, т3 аналоговый аксель ось y, т4 аналоговый аксель ось z, т5 цифровой компас … тут еще десятки циклов без гпс … тN опрос гпс (самые продвинутые гпс обновляют данные порядка 10 раз в секунду, остальные датчики можно опрашивать существенно чаще)
собственно соответственно показания направления вектора траектории
по гироскопу на интервале т1-т6,
по компасу т5-т10
по жпс т1 - тN
в условиях когда отклонения равномерны ошибка при частой выборке будет небольшой, но если вибрация …
Не совсем.
Скорость вращения по компасу я не вычисляю.
Если рассматривать одномерный случай как частный вид трехмерного- то мы имеем два отсчета, и вычисляем ошибку на основании “ошибки приращения угла” . Я неверно обозвал это “скоростью”.
Фактически- вы реализовали часть фильтра Калмана - с точки зрения оценок. Но в “постобработке”, так сказать, то есть у вас все значения известны.
Теперь представьте, что самолет летит на север. Что магнитное поле направлено точно на север. Пускай самолет все время швыряет в воздухе, все время есть какие-то движения. Но вот по крен относительно направления севера из компаса никак не извлечь, не важно, под каким углом самолет к нему находится. (представьте, что компас- это идеальный не уходящий гироскоп-маховик с осью на север)
В этом смысле компас ничем не отличается от любого другого корректирующего вектора.
Теперь представьте, что самолет летит на север. Что магнитное поле направлено точно на север. Пускай самолет все время швыряет в воздухе, все время есть какие-то движения. Но вот по крен относительно направления севера из компаса никак не извлечь, не важно, под каким углом самолет к нему находится. (представьте, что компас- это идеальный не уходящий гироскоп-маховик с осью на север)
В этом смысле компас ничем не отличается от любого другого корректирующего вектора.
вы опять про 1-Д компас? тот который показывает азимут в одной плоскости?
насколько я понял автор использует 3-д компас дающий азимуты к трем плоскостям стрелки находящейся в магитном горизонте и указывающей на север
вы опять про 1-Д компас?
Алексей, при построении ИНС не удобно использовать понятия 3Д и 1Д компасов .😃
Компас- это ВЕКТОР (магнитного поля земли). И гравитация- ВЕКТОР. И GPS тоже ВЕКТОР.
Имеет направление и длину. гравитация- направлена к центру земли. Магнитное поле земли направлено на магнитный полюс.
На этом примере я хотел показать Дмитрию, что из ОДНОГО вектора НЕВОЗМОЖНО извлечь информацию о вращении его вокруг собственной оси - он ее просто не несет. И не не важно, двигается самолет относительно этого вектора или нет.
Кстати, движение с точки зрения датчиков есть всегда, даже в покое - т.к они имеют шум.
ладно, спор какой то непродуктивный выходит…
Значит это только калибровка гиры (смещение нуля по каждой оси),
а не “Артему Силкину - привет”.
Нет. Именно “привет”. Просто надо надо другие три точки брать. 😉
А вообще это другая тема. Обсуждение этого еще предстоит.
Теперь представьте, что самолет летит на север. Что магнитное поле направлено точно на север. Пускай самолет все время швыряет в воздухе, все время есть какие-то движения. Но вот по крен относительно направления севера из компаса никак не извлечь, не важно, под каким углом самолет к нему находится. (представьте, что компас- это идеальный не уходящий гироскоп-маховик с осью на север)
В этом смысле компас ничем не отличается от любого другого корректирующего вектора.
Если у меня Cz[n] = Cz[n-1] = Cz[n-2] = 0, в этом случае я действительно не могу извлечь информацию о крене (могу только по x и y). Но меня это не сильно бескопоет, так как, как только у меня получится Cz[n] != Cz[n-1] != Cz[n-2] (самолет хотябы чуть-чуть изменит курс с срого не север, на север + 1 градус), я сразу крен смогу откорректировать.
Если Cz[n] = Cz[n-1] = Cz[n-2] = , это значит что самолет и так летит ровно и крен откорректирован. Зачем мне еще что-то менять? 😃
В этом смысле компас ничем не отличается от любого другого корректирующего вектора.
Он отличается только тем, что он есть, и в отличии от акселерометра, компас - константа. Он есть, и его направление не меняется. Меняется толко положение самолета.
На этом примере я хотел показать Дмитрию, что из ОДНОГО вектора НЕВОЗМОЖНО извлечь информацию о вращении его вокруг собственной оси - он ее просто не несет.
Я с Вами полностью согласен!
Другими словами: если вектор константа (C[n] = C[n-1] = C[n-2]…). то мы не можем сказать, вращается система координать вокруг оси вектора или нет.
Это было сказано сразу. Что для определения ошибки мне нужно чтобы
Cx[n] != Cx[n-1] != Cx[n-2]
Cy[n] != Cy[n-1] != Cy[n-2]
Cz[n] != Cz[n-1] != Cz[n-2]
Дмитрий!
Речь о том , что система будет вращаться вокруг оси вектора коррекции , независимо от того, под каким углом она к этому вектору расположена.
Как только вы повернетесь от севера на 1 градус, самолет будет вращаться вокруг оси, отклоненной от продольной на 1 градус.
Поменяйте вектор компаса на вектор гравитации, она всегда направлена к центру Земли. И независимо от крена и тангажа через некоторое время поплывет курс.
ошибка при частой выборке
Компас имеет доверительный интервал, в лучшем случае, ±2 градуса, а то и все 4. Поэтому нет смысла проводить коррекцию ДУС каждые 3 считывания. Немного похоже на Калмана или альфа-бета фильтр: пусть у вас ДУС считываются с частотой 1 000 Гц. Так вот, за 1\333 секунды самолет не уплывет на 2 градуса, а компас легко покажет приращение в 2 градуса.
ДУС надо корректировать, когда уплывание горизонта по ним может достичь 2-4 градусов. Это вопрос секунд, поэтому компас можно опрашивать раз в * сек. Т.е. вы заранее закладываете в модель адекватность. (классический пример: вы начинаете разгоняться на старой машине, спидометр показывает 100км\ч, но вы знаете, что машина не может так быстро разогнаться. Поэтому не корректируете свои действия по показаниям спидометра, пока они не станут адекватными)
По этой причине страшно летать только по компасу=) Хотя проекция вектора маг.поля в большинстве случаев будет ненулевой на все 3 оси. Кстати, эти проекции нелинейно меняются.
Дмитрий! Речь о том , что система будет вращаться вокруг оси вектора коррекции , независимо от того, под каким углом она к этому вектору расположена.
Сергей, Вы не понимаете о чем говорите. Все формулы я написал.
Компас имеет доверительный интервал, в лучшем случае, ±2 градуса, а то и все 4. Поэтому нет смысла проводить коррекцию ДУС каждые 3 считывания.
Есть такое понятее как децимация. Это означает, что расчеты и вычисления не обязательно проводить на той-же частоте что и отсчеты сенсоров. К тому-же, как Вы правильно написали, у компаса есть шум, значение которого в лучшем случае ± 2 градуса. Это шум сначало надо убрать и только потом, когда ошибка будет менее 0.1 градуса, можно говорить о коррекции.
У меня коррекция гироскопа происходит раз в секунду, раз в 30 секунд и еще абсолютная коррекция. Корректировать каждые 10 мС просто не нужно.
ДУС надо корректировать, когда уплывание горизонта по ним может достичь 2-4 градусов.
Это нелинейная коррекция (if/else). Ее время еще не пришло. Еще не все сделано с линейной.
По этой причине страшно летать только по компасу
Летать вообще страшно. 😃
Я уже писал, что коррекция по магнитометру это только первый контур коррекции гироскопа. Гироскоп это не истина в последней инстанции.
PS. Вчера вечером подсоединил xBee к пульту управления (без писишки). Теперь с одной стороны мой автопилот вместе с xBee, а с другой обычный пульт.
Может быть на следующих выходных пойду полетаю и опробую свою xBee. За одно и дальность связи по этому xBee проверю. 😃
кстати насчет коррекции, уплыть может и компас, поэтому надо оценивать комплексно все три сенсора и гпс
вот что подумалось если взять аксель - то в состоянии когда он не ускоряется (не падает, не взлетает, не меняет линейной скорости и летит брюхом вниз) то у него z=1G если вращается то x^2 + y^2 + z^2 =1G если рассматривать это вращение не в статическом виде а изменение за интервал измерения то получается гироскоп,
недостаток такого гироскопа что он не будет работать в условиях свободного падения ибо 0G и гиру в векторе G находится тоже не откорректируешь
…если взять аксель…
Забудьте про аксель. 😃
Попытаюсь пояснить.
Значение акселя (вектор) А(t) = g(t) + a(t).
g(t) - это фактически и есть положение, которое постоянно меняет значение, хотя по модулю и константа.
a(t) - это как раз то, что нам в конечном итоге надо знать. Именно это значение будет использовано в маневрах.
Поиск углов положения самолета по гироскопу, как раз и ведется с целью определить a(t).
Проблема в том, что мы не знаем когда а(t)=0; В принципе нам именно этого и надо достичь. 😃
Т.е. мы ищем положение самолета, чтобы потом можно было нормально считать ускорения, скорости и метры. Использовать абсолютные скорости и метры с ГПС можно, потому что они абсолютны и известны, и мы их не ищем. А вот неизвестные вектора как раз и определяются исходя из положения самолета.
Именно по этому аксель использвать для определения положения нельзя. Алгоритм в котором положение определяется из учета что g(t) == g0, и значит самолет стоит ровно, мягко скажем ошибочен. Любой ветер, газ, или маневр сводит этот алгоритм на нет.
ИМХО слишком категорично сказано… С акселем проблемы очевидны, но уже полно практических реализаций ИМУ. Качество работы у них, мягко скажем, разное… Тем не менее работают. Данные с компаса и GPS использую как дополнительные в наиболее продвинутых системах. Только с компасом и гирой… Дмитрий возможно будет первый…
ЗЫ Лично для меня его алгоритм (особенно его практической воплощение) остался непонятным… Слишком много ограничений и мест в логике/математике (как я ее понял) с возможностью накопить еще кучу ошибок.
Всем привет!
Вчера вот доделал xBee приемник и передатчик. Осталось только это все дело в какой-нибудь корпус засунуть. Так что на выходных попробую улететь на несколько километров. А то у меня есть видеопередатчики 1 ватт на 1.2 ГГц, аж две штуки. На 2.4 один одноватник и еще есть 5.8 200 мВт. А улететь далеко не получалось, так как моя аппа (Eurgle) дальше 500 метров не хочет с 1.2 и 2.4 летать. А 5.8 отстой, так как слишком сильно от положения зависит. 😃
А вот сейчас, когда у меня есть наромальное управление, можно будет поиграться. 😃
Во время реализации xBee два дня, или даже больше, было потеряно из-за следующего косяка, описание которого я нашел совершенно случайно.
На официальном сайте Digi последняя версия для xBee Pro 868 - 1061. Косяк этой версии в том, что она не хочет работать стабильно.
Поэтому надо параметр DD со значения по умолчанию 6000 изменить на 0.
После этого все начинает работь замечательно даже в комнате при максимальной мощности передатчика. 😃
Сейчас меня очень занимает вопрос: а зачем народ городит разного рода RLS системы, когда можно использовать xBee?
Либо я что-то упускаю, либо одно из двух. 😃
Это шум сначало надо убрать и только потом, когда ошибка будет менее 0.1 градуса, можно говорить о коррекции.
С точки зрения метрологии, “погрешность расчетов” >= “погрешность средств измерений”. С прибором “горячо-холодно” не вычислишь точку кристаллизации расплава, например.
Чтобы узнать, что ошибка компаса составляет 0.1 градуса, нужно сравнить его показания с образцовым прибором, у которого точность 0.01 градус хотя бы. В полете образцового прибора нет.
Вы только будете косвенно прогнозировать значение, которое с некоторой вероятностью точнее (за счет корректировки и компоновки нескольких источников), чем сырые данные.
децимация
С этим согласен на 100%.
ИМХО слишком категорично сказано… С акселем проблемы очевидны, но уже полно практических реализаций ИМУ. Качество работы у них, мягко скажем, разное… Тем не менее работают.
Я согласен, что сделать определение положения и корректировку гироскопа по акселерометру возможно.
Весь вопрос в области приминимости данного алгоритма. Есди надо определить примерное положение, то да (это как раз тот случай когда вектор примерно равен g). Алгоритм будет работать.
Если же говорить об алгоритме “максимум из возможного”, то данный алгоритм никак нельзя отнести к этой категории. Коррекция гироскопа и определение положения по акселерометру это вообще не коррекция строго говоря. Это нелинейный алгоритм с очень узким диапазоном рабочих параметров.
Коррекция гироскопа и определение положения по акселерометру это вообще не коррекция строго говоря. Это нелинейный алгоритм с очень узким диапазоном рабочих параметров.
Любительские полеты укладываются в эти рамки. Точнее, обязаны укладываться.
Чтобы узнать, что ошибка компаса составляет 0.1 градуса, нужно сравнить его показания с образцовым прибором, у которого точность 0.01 градус хотя бы. В полете образцового прибора нет.
Я не зря написал про децимацию. Мне кажется Вы немного не в теме. Я поясню, но сначала пожалуйста ответьте мне на вопрос:
можно ли имея АЦП 10 бит и 1 милиВольт на разряд, измерять сигнал 1 микроволь?
И при каких условиях это возможно.
Другими словами: как имея АЦП с 60 дБ сигнал/шум сделать из него АЦП с 90 дБ сигнал/шум или 120 дБ сигнал/шум?
Любительские полеты укладываются в эти рамки. Точнее, обязаны укладываться.
Правильно. Но алгоритм либо универсален либо специфичен.
Я вывел универсальный алгоритм. Ему все равно, любительский это полет или какой другой.