ฉันจะได้รับความแม่นยำด้วย Accelerometer และ Gyroscope

ฉันต้องการสร้างโครงการเล็ก ๆ เพื่อติดตามตำแหน่งของวัตถุในอวกาศ สำหรับเรื่องนี้ฉันตั้งใจจะใช้ accelerometer และเครื่องวัดการหมุนวน

ปัญหาคือฉันต้องการให้การติดตามนี้แม่นยำมากและฉันไม่สามารถระบุได้ว่าคุณจะได้รับแม่นยำเพียงใด (สำหรับเงินจำนวนพอใช้) เรากำลังพูดถึง 1 เซนติเมตรหรือเซนติเมตร / 1,000?

ชุดค่าผสมเฉพาะที่ฉันต้องการซื้อมาจาก SparkFun: IMU Fusion Board - ADXL345 & IMU3000แต่ฉันสนใจคำตอบทั่วไปมากขึ้น อาจเป็นเพียงแนวทางทั่วไปในการพิจารณาจากสเป็ค

sensor accelerometer gyro

— RasmusWL
แหล่งที่มา

คุณกำลังพยายามวางตำแหน่งอุปกรณ์ในพื้นที่ 3 มิติหรือมีข้อ จำกัด บางประการหรือไม่? นอกจากนี้คุณต้องการข้อมูลทัศนคติเพิ่มเติมจากตำแหน่งหรือไม่?

— tallganglyguy

ฉันสนใจเฉพาะตำแหน่งสัมพัทธ์เท่านั้น ฉันไม่สนใจว่ามันอยู่ที่ไหนในโลก (GPS coords หรืออะไรทำนองนั้น) มันไม่ได้ถูก จำกัด ในลักษณะใด ๆ แต่ฉันจะสามารถนำไปไว้ในตำแหน่งที่แน่นอนทุกๆ 15 นาทีเพื่อให้ได้ตำแหน่งที่เหมาะสม จริง ๆ แล้วฉันต้องหาตำแหน่ง 5 หรือ 10 ซม. ต่อหน้าส่วนประกอบดังนั้นฉันเดาว่าคงยากถ้าไม่มีทัศนคติ (ทิศทาง)

— RasmusWL

ต้องเดินทางจากตำแหน่งอ้างอิงไปไกลแค่ไหน

— Rocketmagnet

สูงสุด 60 ซม. ในกรณีส่วนใหญ่น่าจะน้อยกว่า (ประมาณ 35 ซม.)

— RasmusWL

คำตอบง่ายๆที่นี่คือ "คุณมีเงินเท่าไหร่" เงิน = ประสิทธิภาพสำหรับระบบ IMU

— Connor Wolf

คำตอบ:

อย่างที่ Rocketmagnet พูดถึงความผิดพลาดของคุณจะเพิ่มขึ้นตามกาลเวลา แบบจำลองข้อผิดพลาดที่ใช้ในการนำทางเฉื่อยคือการเติบโตแบบเลขชี้กำลัง

เพื่อลดสิ่งนี้ให้น้อยที่สุดคุณต้องจัดเตรียมการอัพเดทภายนอก กลไกที่ใช้โดยทั่วไปคือตัวกรองคาลมาน เซ็นเซอร์แรงเฉื่อยให้การปรับปรุงอัตราที่ดีมาก แหล่งภายนอกของคุณให้การอัปเดตที่ถูกต้องแม่นยำ แต่มีเสถียรภาพในระยะยาวในอัตราที่ต่ำกว่า (โดยทั่วไปจะคล้ายกับ GPS) ทั้งสองอย่างรวมกันเพื่อให้ทางออกที่ดีแก่คุณ ไม่ใช่ว่าทุกระบบจะใช้ GPS เป็นแหล่งอัพเดท ตัวอย่างเช่นตัวรับสัญญาณ IR ที่ด้านหน้าของรีโมท Nintendo Wii ให้แหล่งข้อมูลสำหรับการอัปเดตเหล่านี้

ฉันจะให้คุณตัวอย่างของค่าใช้จ่ายไม่มีปัจจัยด้านของสิ่งต่าง ๆ ฉันสร้างระบบสำหรับการสำรวจทางอากาศที่ใช้ระบบเฉื่อยที่มีราคาสูงกว่า 100,000 ยูโร ด้วยระบบเหล่านี้และตัวรับสัญญาณ GPS แบบ geodetic ระดับสูงฉันสามารถกำหนดตำแหน่งของ IMU ให้มีระดับเสียง 2 "ตลอดทั้งวันเมื่อการครอบคลุม GPS ดีในกรณีที่ไม่มีการอัพเดต GPS (หุบเขาในเมืองอุโมงค์และอื่น ๆ ) หลังจากนั้นประมาณ 60 วินาทีเรามีระยะขอบผิดพลาดประมาณ 10 ซม. ระบบที่มีประสิทธิภาพระดับนี้มักจะเป็นสินค้าที่ควบคุมโดย ITAR เนื่องจากเป็นอุปกรณ์ระดับอาวุธ

ระบบแรงเฉื่อย MEMS ที่มีคุณภาพต่ำจะถูกใช้ตลอดทั้งวันในการใช้งานที่มีความต้องการน้อยซึ่งให้ตำแหน่งและระดับทัศนคติของเครื่องวัดย่อย ระบบคุณภาพต่ำเหล่านี้ยังคงใช้กลไกการกรองคาลมานแบบเดียวกัน ข้อเสียที่แท้จริงของหน่วยราคาถูกเหล่านี้คือข้อผิดพลาดของการดริฟท์ของคุณจะเติบโตในอัตราที่เร็วกว่ามาก

แก้ไข:

เพื่อตอบคำถามของคุณว่าอะไรคือสิ่งสำคัญที่ต้องค้นหาใน IMU มีสองสิ่งที่คุณต้องการดู ประการแรกคือความมั่นคงด้านอุณหภูมิ เซ็นเซอร์ MEMS บางตัวจะมีเอาต์พุตที่แตกต่างกันมากถึง 10% ในช่วงอุณหภูมิ สิ่งเหล่านี้อาจไม่สำคัญหากคุณอยู่ที่อุณหภูมิคงที่ในระหว่างการใช้งาน

สิ่งต่อไปที่ต้องพิจารณาคือความหนาแน่นของสเปกตรัมเสียงวงแหวน เห็นได้ชัดว่ายิ่งเสียงต่ำลงเท่าไหร่ก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ลิงค์ต่อไปนี้มีเอกสารเกี่ยวกับวิธีการได้รับจากความหนาแน่นของเสียงสเปกตรัมไปจนถึงการเลื่อน (เป็นองศาต่อหน่วยเวลา) http://www.xbow.com/pdf/AngleRandomWalkAppNote.pdf

สำหรับการเร่งความเร็วคุณต้องการดูความไวและอคตินอกเหนือจากเสียงรบกวน ระดับเสียงรบกวนจะทำให้คุณทราบว่าคุณจะรวมข้อผิดพลาดได้อย่างรวดเร็วเพียงใด

— tallganglyguy
แหล่งที่มา

คำตอบที่ยอดเยี่ยมและให้ข้อมูล :) โดยพื้นฐานแล้วฉันต้องมีการวัดที่แม่นยำมากตลอดเวลา (เรากำลังพูดถึงมิลลิเมตร) การเคลื่อนไหวนั้นไม่ใหญ่มาก (สูงสุด 1 เมตร) ดังนั้นหากตำแหน่งปิด 10 ซม. มันใช้ไม่ได้จริงๆ --- ฉันไม่รู้ว่าคุณเป็นคนที่ถามเกี่ยวกับ Magnetic tracker หรือไม่ดังนั้นฉันจะโพสต์ความคิดเห็นใน Rocketmagnets โพสต์ :)

— RasmusWL

ดูสิ่งที่คุณพูดว่าคุณกำลังพยายามทำให้สำเร็จดูเหมือนว่าวิธีการแก้ปัญหาเฉื่อยนั้นเป็นเทคโนโลยีที่ไม่ถูกต้องในการแก้ปัญหาของคุณ น่าเสียดายที่ระดับประสิทธิภาพเหล่านั้นไม่สามารถใช้ได้กับบุคคลทั่วไป แผ่นข้อมูลนี้มีรายการข้อผิดพลาดตำแหน่งที่ระบุไว้สำหรับการขาดหายไปของ GPS ที่แตกต่างกัน IMU นี้มีค่าใช้จ่าย 70k ยูโรและหลังจากผ่านไป 5 นาทีมันก็จะออกมา 40 ซม.

— tallganglyguy

ตกลงดูเหมือนคุณพูดถูก สิ่งนี้จะไม่ทำงาน แต่ขอบคุณสำหรับความช่วยเหลือทั้งหมด!

— RasmusWL

ฉันไม่รู้ว่าใบสมัครของคุณคืออะไรหรือข้อ จำกัด ของคุณคืออะไร แต่นี่คือข้อเสนอแนะ บางทีถ้าคุณมีแขนที่ชัดเจนเป็นจุดอ้างอิงของคุณซึ่งจะทำให้คุณมีความแม่นยำที่คุณต้องการ บางสิ่งบางอย่างเช่นแขนไพ่ สร้างแขนด้วยตัวเข้ารหัสในข้อต่อแต่ละอัน จากนั้นมันก็กลายเป็นคณิตศาสตร์! เห็นได้ชัดว่าคุณไม่จำเป็นต้องแม่นยำเหมือนพวกเขา แต่เป็นความคิดเกี่ยวกับวิธีการที่จะได้รับที่คุณต้องการ

— tallganglyguy

ขอบคุณสำหรับคำแนะนำ แต่นั่นไม่ได้ผลสำหรับฉัน ฉันคิดว่ามันเป็นไปไม่ได้ดังนั้นขอบคุณที่ให้ความกระจ่างแก่ฉัน :)

— RasmusWL

ความแม่นยำที่คุณได้รับนั้นขึ้นอยู่กับเวลา ยิ่งคุณใช้งานได้นานเท่าใดข้อผิดพลาดก็จะยิ่งมากขึ้น ในเวลาสั้น ๆ (สองสามวินาที) ความแม่นยำนั้นค่อนข้างดีน้อยกว่า 1 มม. อย่างไรก็ตามเนื่องจาก IMU ไม่มีการอ้างอิงตำแหน่งที่คงที่ข้อผิดพลาดในการรวมจะคืบคลานเข้ามาและในที่สุดคุณจะแยกพาร์เซกออกและเดินทางด้วยความเร็วแสง

เพื่อให้ได้ความแม่นยำในการหมุนที่ดีคุณสามารถเพิ่มเข็มทิศสามแกน เพื่อให้ได้ตำแหน่งที่ดีอย่างแม่นยำคุณต้องมีการอ้างอิงตำแหน่งบางประเภท สิ่งนี้ขึ้นอยู่กับว่าคุณต้องการให้อุปกรณ์เดินทางไปไกลแค่ไหน

ถ้าคุณเพียงต้องการที่จะเดินทางเมตรหรือดังนั้นผมขอแนะนำให้ลืมเกี่ยวกับ IMU และการใช้ trcker แม่เหล็กเช่นminiBIRD

สำหรับระยะทางที่ไกลขึ้นคุณสามารถใช้ GPS

— Rocketmagnet
แหล่งที่มา

ขอบคุณสำหรับคำตอบ. ฉันเริ่มถามคำถามเพิ่มเติมเกี่ยวกับ miniBIRD แต่ก็สังเกตเห็นราคา มีวิธีใดบ้างที่จะรักษาราคาให้ต่ำและยังมีความแม่นยำประมาณ 1 มม. ฉันจะมีความสามารถในการรีเซ็ตตำแหน่งหนึ่งครั้งทุกวินาที แต่ฉันสามารถเห็นสิ่งนี้ไม่ได้ช่วยถ้ามันดับลง 10 ซม. ใน 60 วินาที

— RasmusWL

ว้าว .. ความคิดเห็นนั้นมีข้อผิดพลาดแน่นอนฉันไม่สามารถรีเซ็ตได้ทุกวินาที: D ทุกๆ 15 นาทีหรือมากกว่านั้น

— RasmusWL