Bagaimana Precise saya bisa dapatkan dengan Accelerometer dan Giroskop

Saya ingin membangun proyek kecil untuk melacak posisi objek di ruang angkasa. Untuk ini saya bermaksud menggunakan accelerometer dan giroskop.

Masalahnya adalah saya ingin pelacakan ini sangat tepat, dan saya belum bisa mengetahui seberapa tepat Anda sebenarnya bisa mendapatkan (dengan jumlah uang yang adil). Apakah kita berbicara 1 sentimeter, atau sentimeter / 1000?

Kombinasi spesifik yang ingin saya beli adalah dari SparkFun: IMU Fusion Board - ADXL345 & IMU3000 Tapi saya lebih tertarik pada jawaban umum, karena saya bisa menggunakan kombinasi lain. Mungkin hanya panduan umum tentang cara menentukannya dari spesifikasi.

sensor accelerometer gyro RasmusWL
sumber

Apakah Anda mencoba memposisikan perangkat dalam ruang 3D, atau dibatasi? Juga, apakah Anda memerlukan informasi sikap selain posisi?

tallganglyguy

Yah saya hanya benar-benar peduli tentang posisi relatif. Saya tidak peduli di mana itu di dunia (GPS coords atau semacamnya). Itu tidak dibatasi dengan cara apa pun, tetapi saya akan dapat membawanya ke posisi tetap setiap 15 menit sekali untuk mendapatkan posisi yang tepat. Saya sebenarnya perlu menemukan posisi 5 atau 10 cm di depan komponen, jadi saya kira itu akan sulit tanpa sikap (arah).

RasmusWL

Seberapa jauh perlu menempuh perjalanan dari posisi referensi?

Rocketmagnet

Max 60 cm. Mungkin kurang dalam kebanyakan kasus (sekitar 35 cm)

RasmusWL

Jawaban sederhana di sini adalah "berapa banyak uang yang Anda miliki?". Uang = Kinerja untuk sistem IMU.

Connor Wolf

Jawaban:

Seperti yang disebutkan Rocketmagnet, kesalahan Anda akan bertambah seiring waktu. Model kesalahan yang biasanya digunakan dalam navigasi inersia adalah pertumbuhan eksponensial.

Untuk meminimalkan ini, Anda harus memberikan pembaruan eksternal. Mekanisme yang biasanya digunakan adalah Filter Kalman. Sensor lembam memberikan pembaruan tingkat tinggi yang sangat baik. Sumber eksternal Anda menyediakan pembaruan stabil yang kurang akurat namun berjangka panjang dengan laju yang lebih rendah (biasanya seperti GPS). Keduanya bergabung untuk memberi Anda solusi gabungan yang baik. Tidak semua sistem menggunakan GPS sebagai sumber pembaruan. Misalnya, gambar IR di bagian depan Nintendo Wii remote memberikan sumber pembaruan ini.

Saya akan memberi Anda contoh biaya ada sisi faktor hal. Saya membangun sistem untuk survei udara yang memanfaatkan sistem inersia yang harganya 100.000+ Euro. Dengan sistem ini dan penerima GPS geodetik kelas atas, saya dapat menunjukkan lokasi IMU ke volume 2 "sepanjang hari ketika jangkauan GPS baik. Dengan tidak adanya pembaruan GPS (lembah kota, terowongan, dll.) Setelah sekitar 60 detik, kami memiliki margin kesalahan sekitar 10cm. Sistem dengan tingkat kinerja ini biasanya merupakan barang yang dikontrol ITAR karena merupakan perangkat kelas senjata.

Sistem inersia MEMS berkualitas rendah digunakan sepanjang hari dalam aplikasi yang tidak terlalu menuntut yang menghasilkan posisi dan sikap tingkat sub-meter meter. Sistem dengan kualitas lebih rendah ini masih menggunakan mekanisme Penyaringan Kalman yang sama. Kelemahan nyata dari unit biaya yang lebih rendah ini adalah bahwa kesalahan drift Anda akan tumbuh pada tingkat yang lebih cepat.

Edit:

Untuk menjawab pertanyaan Anda tentang apa yang penting untuk dicari dalam IMU. Ada beberapa hal yang ingin Anda lihat. Yang pertama adalah stabilitas suhu. Beberapa sensor MEMS akan memiliki output yang bervariasi hingga 10% dari kisaran suhu. Ini mungkin tidak masalah jika Anda berada pada suhu konstan selama operasi.

Hal berikutnya yang harus dipertimbangkan adalah kepadatan spektral noise gyro. Jelas semakin rendah jumlah kebisingan semakin baik. Tautan berikut menyediakan dokumentasi tentang cara mendapatkan dari kerapatan derau spektral ke drift (dalam derajat per satuan waktu). http://www.xbow.com/pdf/AngleRandomWalkAppNote.pdf

Untuk akselerasi Anda ingin melihat sensitivitas, dan bias di samping kebisingan. Tingkat kebisingan akan memberi Anda gambaran tentang seberapa cepat Anda akan mengintegrasikan kesalahan.

tallganglyguy
sumber

Jawaban yang bagus dan informatif :) Pada dasarnya saya harus memiliki pengukuran yang sangat tepat sepanjang waktu (kita berbicara milimeter di sini), gerakannya tidak terlalu besar (maks 1 meter), jadi jika posisinya mati 10 cm, itu tidak bisa digunakan. --- Saya tidak tahu apakah Anda orang yang bertanya tentang pelacak magnetik, jadi saya akan mengirim komentar pada posting Rocketmagnets :)

RasmusWL

Melihat apa yang Anda katakan sedang Anda coba capai itu terdengar seperti solusi inersia adalah teknologi yang salah untuk menyelesaikan masalah Anda. Sayangnya level kinerja tersebut tidak tersedia untuk masyarakat umum. Lembar data ini memiliki daftar kesalahan posisi yang tercantum untuk pemadaman GPS yang berbeda (pada dasarnya aplikasi Anda). IMU ini harganya 70rb Euro, dan setelah 5 menit keluar 40 cm.

tallganglyguy

Oke, sepertinya Anda benar. Ini tidak akan berhasil. Tapi terima kasih atas semua bantuannya!

RasmusWL

Saya tidak tahu apa aplikasi Anda atau apa keterbatasan Anda, tetapi di sini ada saran. Mungkin jika Anda memiliki lengan artikulasi menjadi titik referensi Anda yang akan memberi Anda ketepatan yang Anda butuhkan. Sesuatu seperti lengan faro . Bangun lengan dengan pembuat enkode di setiap sambungan. Maka itu hanya menjadi matematika! Jelas Anda tidak perlu seakurat mereka, tetapi ini adalah gagasan tentang bagaimana mencapai ke tempat yang Anda inginkan.

tallganglyguy

terima kasih untuk sarannya, tetapi itu tidak akan berhasil untuk saya. Saya sudah menemukan itu tidak mungkin, jadi terima kasih telah mencerahkan saya :)

RasmusWL

Ketepatan yang Anda dapatkan tergantung pada waktu. Semakin lama Anda menggunakannya, semakin banyak kesalahan akan tumbuh. Untuk waktu yang singkat (beberapa detik), presisi bisa sangat bagus, kurang dari 1mm. Namun, karena IMU tidak memiliki referensi posisi tetap, kesalahan integrasi akan merayap masuk, dan akhirnya Anda akan parsec, dan bepergian dengan kecepatan cahaya.

Untuk mendapatkan akurasi rotasi yang baik, Anda dapat menambahkan kompas 3 sumbu. Untuk mendapatkan akurasi posisi yang baik, Anda perlu semacam referensi posisi. Persisnya apa ini tergantung pada seberapa jauh Anda ingin perangkat melakukan perjalanan.

Jika Anda hanya ingin melakukan perjalanan sekitar satu meter, saya sarankan melupakan IMU dan menggunakan trcker magnetik seperti miniBIRD .

Untuk jarak yang lebih jauh Anda bisa menggunakan GPS.

Roket
sumber

Terima kasih atas jawabannya. Saya mulai mengajukan beberapa pertanyaan lagi tentang miniBIRD, tetapi kemudian memperhatikan harganya. Apakah ada cara untuk menjaga harga tetap rendah, dan masih memiliki akurasi sekitar 1 mm? Saya akan memiliki kemampuan untuk mengatur ulang posisi sekali setiap detik, tetapi saya dapat melihat ini tidak akan membantu jika berbunyi 10 cm pada 60 detik.

RasmusWL

Wow .. komentar itu memiliki kesalahan, tentu saja saya tidak bisa mengatur ulang setiap detik: D Sekali setiap 15 menit atau lebih.

RasmusWL