[mems 0]

Получил реальные данные на столе. Полоса гироскопа 350 Гц, частота обновления данных в цифре 1000Гц, есть встроенная фильтрация с окнами 4,16,32,64. Амплитуда шумов +-1 град/с (при этом rms = 0.3 град/с - как в даташите) - это при выходе 50 Гц.

 

Все таки интересно по поводу "микропилота". Раз уж упомянули, расскажите секреты канадской фирмы)

 

Интересует вопрос - с какой частотой может у них замыкаться петля управления, какая фильтрация применяется и какие у них получаются уходы углов в полете и при неподвижном самолете. Еще очень интересный вопрос - выставка начальных углов. Похоже что интегрирование начинается в момент включения двигателя)

 

Насчет демпфирования аппарата, не получится ли что при малых угловых скоростях будет больше сказываться ненулевое смещение выходов гироскопа?

 

Калман вам нужен, в самом простом варианте модели ошибок гироскопов присутствуют как раз только сдвиги нулей, их оценивают и списывают, иначе через минуту вверх пузом лететь будете)

 

Да, еще мысль пришла тема нитки - "курс, крен, тангаж по векторному магнитометру" - сама по себе содержит ошибку, ибо ориентация - это как минимум кватернион, и по одному вектору поля Земли его ну никак не построишь. Два вектора нужно как минимум :laughing:

[Serj78 0]

Получил реальные данные на столе. Полоса гироскопа 350 Гц, частота обновления данных в цифре 1000Гц, есть встроенная фильтрация с окнами 4,16,32,64. Амплитуда шумов +-1 град/с (при этом rms = 0.3 град/с - как в даташите) - это при выходе 50 Гц.

 

Все таки интересно по поводу "микропилота". Раз уж упомянули, расскажите секреты канадской фирмы)

 

Интересует вопрос - с какой частотой может у них замыкаться петля управления, какая фильтрация применяется и какие у них получаются уходы углов в полете и при неподвижном самолете. Еще очень интересный вопрос - выставка начальных углов. Похоже что интегрирование начинается в момент включения двигателя)

 

Насчет демпфирования аппарата, не получится ли что при малых угловых скоростях будет больше сказываться ненулевое смещение выходов гироскопа?

 

Да блин! Гироскоп какой? частота колебаний механики там -десятки килогерц. мерять в цифре с частотой килогерц-незачем, поставьте аналоговый фильтр второго порядка герц 30-40 . у вас чтоаппарат муха высокоманевренная что-ли? :)

 

Типовой шум- +- 0.3 градуса/с. Интегрирование идет всегда, с момента включения. Дрейф компенируется акселерометрами, - похоже, просто плавно вычитается, при наличии малых угловых скоростей. Однако комплексирование осей там очень приблизительное.

 

Уходы углов у них при неподвижном самолете, само собой- никакие- определяются акселерометрами. Курс практического значения не имеет, ибо правится магнитометром (если есть) и GPS. Частота петли управления- точно не скажу-исходников не видел. :)

Но думаю не выше 50гц- сервы-то стандартные :)

 

А канадцы они только по месторасположению, часть разработчиков из России :)

[Andrew-S 0]

Serj78, спасибо за подробные объяснения! У меня гироскоп с цифровым выходом Analog Devices ADIS 16350. Естественно измерять с частотой 1000 Гц смысла нет, с такой частотой гироскоп выдает "сырые" данные, к ним можно применить встроенный фильтр Бартлета.

С компенсацией углов акселерометрами понятно если самолет лежит на земле. А вот насчет плавно вычитать в полете есть сомнения. Попробую объяснить, опыта применения нет, поэтому только на словах. Моменты когда на самолет действует только сила тяжести наверное нечасты и непродолжительны. А к тому моменту когда произойдет условие коррекции углы могут значительно убежать. Тогда неизбежно изменение углов скачком. Фильтровать этот скачок непонятно как, потому что неизвестно какой маневр последует за коррекцией. Тогда действительно нужно оценивать "малость" угловых скоростей, но опять же может набежать ошибка от плавного введения новых начальных условий в интегрирование.

[Serj78 0]

Моменты когда на самолет действует только сила тяжести наверное нечасты и непродолжительны. А к тому моменту когда произойдет условие коррекции углы могут значительно убежать. Тогда неизбежно изменение углов скачком. Фильтровать этот скачок непонятно как, потому что неизвестно какой маневр последует за коррекцией. Тогда действительно нужно оценивать "малость" угловых скоростей, но опять же может набежать ошибка от плавного введения новых начальных условий в интегрирование.

Вообще-то, на большинстве автопилотов с механикой и подвижными платформами, маятниковая коррекция при углах около десятка градусов отключается, но там и уходы на порядок ниже. Скачком, естественно, ничего фильтровать нельзя. Просто скорость вычитания должна зависеть от угловых скоростей, чем меньше угловая скорость, тем быстрее коррекция. Но в любом случае это время порядка десятков секунд.

[brindyuk 0]

Serj78, спасибо за подробные объяснения! У меня гироскоп с цифровым выходом Analog Devices ADIS 16350. Естественно измерять с частотой 1000 Гц смысла нет, с такой частотой гироскоп выдает "сырые" данные, к ним можно применить встроенный фильтр Бартлета.

С компенсацией углов акселерометрами понятно если самолет лежит на земле. А вот насчет плавно вычитать в полете есть сомнения. Попробую объяснить, опыта применения нет, поэтому только на словах. Моменты когда на самолет действует только сила тяжести наверное нечасты и непродолжительны. А к тому моменту когда произойдет условие коррекции углы могут значительно убежать. Тогда неизбежно изменение углов скачком. Фильтровать этот скачок непонятно как, потому что неизвестно какой маневр последует за коррекцией. Тогда действительно нужно оценивать "малость" угловых скоростей, но опять же может набежать ошибка от плавного введения новых начальных условий в интегрирование.

 

 

А вы не рассматривали варианты от Gladiator Technology.

на сколько я знаю у них вышно несколько интересных продуктов, это обновленные гировертикали и инерциалки (при чем, есть модели комбинированные с GPS, при этом довольно компактны и легки)

 

http://www.gladiatortechnologies.com/DATAS...heet_102408.pdf

http://www.gladiatortechnologies.com/DATAS...heet_030909.pdf

[Andrew-S 0]

А вы не рассматривали варианты от Gladiator Technology.

на сколько я знаю у них вышно несколько интересных продуктов, это обновленные гировертикали и инерциалки (при чем, есть модели комбинированные с GPS, при этом довольно компактны и легки)

 

http://www.gladiatortechnologies.com/DATAS...heet_102408.pdf

http://www.gladiatortechnologies.com/DATAS...heet_030909.pdf

Нет, не рассматривал. Спасибо за сcылочку. Только там одна реклама и даташит всего на 2 страницы. Будет время может напишу им запрос на user's manual.

[Kompot 0]

Вставлю и свои пять копеек.

Как имевший непосредственное, так сказать, касательство.

 

1. Без гироскопов по трем осям - ничего не выйдет.

2. Без акселерометров по двум осям - тоже. Акселерометры нужны для компенсации шумов, температурного дрейфа и нелинейности гироскопов.

3. Для коррекции курсового гироскопа акселерометр не годится по очевидным причинам. Нужно применять компас. Но показания компаса зависят от крена и тангажа. Приехали!

4. Фильтр Кальмана - работает. В подобном применении он ближе к фильтру низких частот, если хотите - демпферу.

5. Но проблемы заключаются не в фильтре.

 

Проблема номер 1: шумность гироскопов. Полупроводниковые микромашинные MEMS-гироскопы слишком шумны, нестабильны и нелинейны для применения в задачах ориентации. Для стабилизации положения - да, приемлемо. Но это другая песня. Ввиду вышесказанного, приходится конфигурировать фильтр Кальмана на более частую и более глубокую коррекцию показаний гироскопов по показаниям акселерометров. Отсюда выплывает

Проблема номер 2: полупроводниковые акселерометры (от AD) сами по себе очень шумны и нестабильны.

Проблема номер 3: Принципиальная. В силу принципа работы, акселерометр не отличает динамическое ускорение от статического. Другими словами, основываясь на показаниях акселерометра, невозможно сказать, вызвано ли изменение его показаний изменением ПОЛОЖЕНИЯ или есть результат УСКОРЕННОГО движения. Если подул ветер, или ЛА скользит вниз под действием силы тяжести, его акселерометры честно врут об изменении положения, а Фильтр Кальмана совершенно справедливо (с его точки зрения) компенсирует эту разницу, притягивая "за уши" показания гироскопов к якобы верному положению от акселерометров. Все. Конец. Тупик. Принципиальный.

 

Что можно было бы сделать: применить иные гироскопы (механические, оптические). Это позволило бы значительно реже и в меньшей степени корректироваться от акселерометров. Применить дополнительно инфракрасные сенсоры горизонта. Но у них свои недостатки.

 

Выводы:

Построение автономного БПЛА "на коленке" с применением недорогих MEMS приборов считаю невозможным.

За реальные коммерческие образцы подобных систем просят 15000 баксов и схемотехнику не раскрывают, равно как и ТТХ.

С другой стороны, для стабилизации ЛА эти сенсоры могут быть применены с успехом, что и делают многие компании, предлагая авиамоделистам "3D-стабилизаторы" по цене около 300-500 долл.

 

To Andrew-S: поскольку проект сдох, могу показать исходники рабочего фильтра Кальмана для двух источников. Пишите в PM.

[blackfin 14]

Выводы:

Построение автономного БПЛА "на коленке" с применением недорогих MEMS приборов считаю невозможным.

...

С другой стороны, для стабилизации ЛА эти сенсоры могут быть применены с успехом, что и делают многие компании, предлагая авиамоделистам "3D-стабилизаторы" по цене около 300-500 долл.

+1:

 

Accelerometers—Fantasy & Reality

Personal Navigation. In this application, position is determined by dead reckoning (double integration of acceleration over time to determine actual position).

 

Dream Land. Long term integration results in a large error due to the accumulation of small errors in measured acceleration. Double integration compounds the errors (t2). Without some way of resetting the actual position from time to time, huge errors result. This is analogous to building an integrator by simply putting a capacitor across an op amp. Even if an accelerometer’s accuracy could be improved by ten or one hundred times over what is currently available, huge errors would still eventually result. They would just take longer to happen.

 

Accelerometers can be used with a GPS navigation system when the GPS signals are briefly unavailable. Short integration periods (a minute or so) can give satisfactory results, and clever algorithms can offer good accuracy using alternative approaches.

 

Automatic Leveling. Accelerometers measure the absolute inclination of an object, such as a large machine or a mobile home. A microcontroller uses the tilt information to automatically level the object.

 

Real to Fantasy (depending on the application). Self-leveling is a very demanding application, as absolute precision is required. Surface micromachined accelerometers have impressive resolution, but absolute tilt measurement with high accuracy (better than 1° of inclination) requires temperature stability and hysteresis performance that today’s surface-micromachined accelerometers cannot achieve. In applications where the temperature range is modest, high stability accelerometers like the ADXL203 are up to the task. Applications needing absolute accuracy to within ±5° over a wide temperature range can be handled as well. However more precise leveling over a wide temperature range requires external temperature compensation. Even with external temperature compensation absolute accuracy of better than ±0.5° of inclination is difficult to achieve. Some applications are currently in production.

Изменено 22 мая, 2009 пользователем blackfin

[kotofey 0]

гироскопы, акселерометры, GPS...

Ребята, в беспилотниках чем прощще тем лучше (легче)...

+++++++++++ые датчики все знают ? Вот и думайте дальше сами...

Изменено 22 мая, 2009 пользователем kotofey

[Serj78 0]

Вставлю и свои пять копеек.

//

5. Но проблемы заключаются не в фильтре.

Несколько неверных ваших выводов из правильных предпосылок завели вас в принципиальный тупик. :(

А может, вы хотите завести в тупик нас :)

 

Один из принципов- фильтр калмана- далеко не демфер, как вам представляется, а именно- адаптивный фильтр. Далее, надо помнить, что петли бесконечного радиуса и развороты бесконечного диаметра с бесконечными скоростями от БПЛА не требуются :wassat:

Схемотехника практически всех ИНС коммерческих одинаковая- 3 гиро и 3 акселерометра... и как-то все компенсируется, однако :)

 

Кординаты считать- конечно же, смысла не имеет, а курсовертикаль- вполне...

[rezident 0]

гироскопы, акселерометры, GPS...

Ребята, в беспилотниках чем прощще тем лучше (легче)...

+++++++++++ые датчики все знают ? Вот и думайте дальше сами...

Вместо того, чтобы флудить потрудитесь почитать топик с самого начала. В районе первой тридцатки сообщений пояснялось для чего на БПЛА нужна именно локальная система.

[mems 0]

мне кажется что при наличии на борту GPS можно было бы расширить фильтр Калмана, добавив информацию о скорости движения, координатах, высоте. Акселерометры конечно не "отличают" ускорение свободного падения от прочих, поэтому в моменты времени, когда такое искажение носит явный характер - ускорение больше одного g, можно эту самую коррекцию и отключить. Другое дело что при каких-то маневрах ускорение по модулю может быть близким к g, а вот вектор будет совсем не тот. Тут уж нужно меньше "верить" аксам, выбирая соответствующие к-ты для Калмана, весь вопрос в способности гироскопов "удержать" ориентацию в эти моменты. Имхо для курсовертикали можно подобрать все это дело. Ну а чтобы точнее было похоже нужны дополнительные измерения. Вроде того - для такой модели вертолета данный угол крена вызывает некоторый разворот, а по gps он и не такой вовсе...

[xai 0]

на сайте cypress есть сампл как раз трехосевого магнитного компаса с тремя акселями. что-то типа HMS105* пользуют. посмотрите для интереса может поможет.

[xai 0]

Вставлю и свои пять копеек.

Как имевший непосредственное, так сказать, касательство.

 

а как гироскопы компенсируют? Вроде это типа электромеханики что-то. MEMS-вроде как не гироскопы вовсе, а ДУСы вроде как. что-б вычислить угол-интегрируй показания дуса, а интегратор вроде и сам как фильтр работает.

 

в полете разве на сам самолет ветер как-то влияет? ведь он летит в самом потоке. и потом, имея на борту дус или гироскоп по оси Z и имея датчик воздушной скорости, разве нельзя вычислить угол тангажа и понять что самолет пикирует. Да согласен, если имеет место скольжение, то бед ДАУ не обойтись, но это совем круто...

[mems 0]

а как гироскопы компенсируют? Вроде это типа электромеханики что-то. MEMS-вроде как не гироскопы вовсе, а ДУСы вроде как. что-б вычислить угол-интегрируй показания дуса, а интегратор вроде и сам как фильтр работает.

 

в полете разве на сам самолет ветер как-то влияет? ведь он летит в самом потоке. и потом, имея на борту дус или гироскоп по оси Z и имея датчик воздушной скорости, разве нельзя вычислить угол тангажа и понять что самолет пикирует. Да согласен, если имеет место скольжение, то бед ДАУ не обойтись, но это совем круто...

мэмс-гироскопы это дусы конечно, компенсируют не их, а их ошибки. как минимум оценивают и списывают дрейф нуля. Насчет интегратора-фильтра, как бы не совсем правильно, попробуйте проинтегрировать константу (сдвиг нуля дуса) чего получите в итоге ? :)