ความแตกต่างระหว่างไจโรสโคป, accelerometer และ magnetometer คืออะไร?


47

อะไรคือความแตกต่างระหว่างไจโรสโคปแบบ 3 แกน, ตัวเร่งความเร็วแบบ 3 แกนและแมกนิโทมิเตอร์แบบสามแกน? เซ็นเซอร์เหล่านี้ทำงานอย่างไร เหตุใดจึงมีการใช้ทั้ง 3 อย่างในอุปกรณ์บางอย่างเช่นสมาร์ทโฟนแท็บเล็ตควอดคอปเตอร์ ฯลฯ

คำตอบ:


51

มันเป็นเซ็นเซอร์สามตัวที่มีประโยชน์สำหรับการกำหนดตำแหน่งและการวางแนว แต่ก็วัดสิ่งต่าง ๆ ได้

  • เครื่องวัดสนามแม่เหล็กวัดสนามแม่เหล็ก เนื่องจากโลกมีสนามแม่เหล็กที่สำคัญจึงสามารถใช้สนามแม่เหล็กเป็นเข็มทิศได้ เช่นนี้มันเป็นประโยชน์ในการตรวจสอบการวางแนวทางที่แน่นอนในระนาบ NESW
  • มาตรวัดความเร่งนั้นวัดความเร่ง สิ่งนี้มีประโยชน์ในการวัดการเปลี่ยนแปลงความเร็ว (โดยตรงเนื่องจากความเร่งเป็นอนุพันธ์อันดับแรกของความเร็ว) และการเปลี่ยนแปลงตำแหน่ง (โดยรวมสัญญาณ) พวกเขามักจะใช้สำหรับการวัดการเคลื่อนไหวเล็ก ๆ นอกจากนี้ยังทราบแรงโน้มถ่วงที่ทำหน้าที่เหมือนการเร่งอย่างต่อเนื่องขึ้นไป (ผ่านหลักการเทียบเท่าของ Einstein) ดังนั้น accelerometer หลายแกนนอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นเซ็นเซอร์ปรับแน่นอนในเครื่องบินขึ้นลง
  • วัดการหมุนวนทั้งการเปลี่ยนแปลงในการวางแนว (ไจโรปกติหรือไจโรอัตราการรวม) หรือการเปลี่ยนแปลงในความเร็วในการหมุน (ไจโรอัตรา)

เหตุผลที่เซ็นเซอร์เหล่านี้รวมกันเป็นเพราะพวกเขาเก่งในสิ่งที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นสำหรับการปฐมนิเทศ magnetometer มีความแม่นยำต่ำสำหรับการเคลื่อนไหวที่รวดเร็ว รูปแบบการบูรณาการโดยใช้ไจโรในทางกลับกันตอบสนองอย่างรวดเร็วและแม่นยำต่อการเปลี่ยนแปลง แต่สะสมข้อผิดพลาดมากมายในช่วงเวลา นอกจากนี้ยังต้องเริ่มจากการวางแนวที่รู้จักเนื่องจากมันตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงเท่านั้น

การรวมอินพุตเข้ากับเซ็นเซอร์เหล่านี้ช่วยให้สามารถระบุตำแหน่งและทิศทางได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำด้วยปริมาณที่น้อยในช่วงเวลาหนึ่ง

ร่วมกันเซ็นเซอร์เหล่านี้จะเรียกว่าหน่วยวัดแรงเฉื่อยหรือ IMU คุณสามารถค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่หน้าวิกิพีเดียสำหรับคำนี้ โปรดทราบว่าหน่วยนี้ไม่ได้พูดอย่างเฉื่อยเฉื่อยอย่างหมดจดเมื่อคุณเพิ่ม magnetometers แต่ศัพท์นี้ใช้กันอย่างแพร่หลาย


มันทำให้รู้สึกที่สมบูรณ์แบบสำหรับฉันที่ accelerometer สามารถรับแรงโน้มถ่วง แต่ลิงค์ในคำตอบของคุณบอกว่า เป็นไปได้อย่างไร?
GetFree

โดยปกติแรงโน้มถ่วงจะถูกลบออกผ่านการกรองไม่ว่าจะในฮาร์ดแวร์หรือในการประมวลผลภายหลังโดยป้อนสัญญาณผ่านตัวกรองความถี่สูง
drxzcl

แต่ถ้ากรองออกแล้วจะรู้ได้อย่างไรว่าโทรศัพท์อยู่ในแนวตั้งหรือแนวนอน
GetFree

โดยเฉพาะเมื่อพูดถึงโทรศัพท์มีการวัดหลายแบบที่คุณสามารถเข้าถึงได้เช่นใน Android โดยทั่วไปแล้วพวกเขารวมถึงค่าดิบค่ากรอง (เช่น "เชิงเส้น") และมูลค่าหลอมรวมกับเซ็นเซอร์อื่น ๆ เช่น magnetometers ดูตัวอย่างคำตอบสำหรับคำถามนี้: stackoverflow.com/questions/7858759/…
drxzcl
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.