Датчик крена и дифферента Опции

[Acvarif]

Просьба посоветовать датчик который можно применить в качестве датчика крена и дифферента. Область использования - вперед смотрящий эхолот небольшого речного судна. Смотрел в сторону G-sensor. Но не врубился можно-ли его использовать в таком качестве. И не понятно какой (с какими параметрами) если требование - чувствительность ~1/10 градуса.

Заранее Спасибо.

[Dikoy]

Для судов применяются акселерометры, гироскопы и ДУСы там не нужны совершенно. Формулы дать?

В воздушной среде и в движении иногда применяют пирометрические "вертикали".
Думаю вполне возможно использовании и на Вашей лодке.

Нет, не пойдёт. Точнее, сделать можно, но работать будет плохо и только вне видимости берега.
Плюс, пары воды хорошо излучают в 14 мкм и будут давить тепловую картину.

А вот интересно, как физически можно скомпенсировать ускорение, если для MEMS-датчика важна общая, суммарная сила, действующая на него, и он не может отличить силу тяжести от силы, вызванной другими ускорениями?

Гироскопом... Зная угловую скорость (а все мемс гироскопы, это именно ДУС) можно вычислить угловое ускорение и вычесть.
Это и называется комплексирование и используется для построения БИНС. Минимальный набор БИНС - гироскоп и акселерометр. Ещё часто добавляют магнитометр, но я против такого решения, особенно в городах. Имею ввиду, вводить джанные магнитометра в код фильтра, а не просто самого магнитометра.
Бывает и с GPS комплексируют. Для курсового угла.

но, только в том случае, если нет посторонних ускорений. А если капитан даст "полный вперед", то из-за ускорения самого судна, пока оно разгоняется, данные о дифференте будут искажены.

Два датчика поставить встречно по осям, дальше задача сводится к вычислению постоянной (средней) составляющей.

[SM]

Гироскопом... Зная угловую скорость (а все мемс гироскопы, это именно ДУС)

Так в том и дело, что они датчики силы, приложенной к их чувствительным элементам. А происхождение силы - будь то центробежная, будь то сила тяжести, или ее причиной является линейное ускорение - отличить невозможно. МЕМС-гиросокпы, если я правильно понимаю, это акселерометры, обвешанные вычислителем, вычисляющим ускорение, перпендикулярное осям, компенсирущим g, , и его дважды интегрирующим.

Да и физически смысл этих сил одинаков с точки зрения чувствительного элемента, не знающего об окружающей среде ничего.

[Dikoy]

Так в том и дело, что они датчики силы, ****
Да и физически смысл этих сил одинаков с точки зрения чувствительного элемента, не знающего об окружающей среде ничего.

Нет.
Акселерометр измеряет ускорения. В покое, или при равномерном движении он покажет НОЛЬ (в условиях земли - вектор ЖО по оси Z).
Гироскоп, классический, который крутится, измеряет угол как разницу между изначальной связанной системой координат и системой координат, привязанной к гироскопу.
Микромеханический гироскоп, это ни разу не гироскоп. Его так назвали от бедности вражьего языка и глупости переводчиков ADi-шных даташитов. Это самый натуральный ДУС, то есть датчик УГЛОВОЙ СКОРОСТИ. Он показывает мгновенное значение этой самой скорости. Никаких углов в его показаниях нет и быть не может в принципе.
Угол получают интегрируя показания УС по времени. То есть, с равными промежутками времени мы снимаем мгновенное значение УС и считаем, что между прошлым измерением и этим оно было именно таким и не менялось. Метод прямоугольников.
От сюда следует 2 вывода:
1. Чем чаще мы делаем "срез" показаний, тем лучше.
2. Как бы часто мы не делали срез, а, между измерениями, УС всё равно никогда не будет неизменной. Именно это и называется ошибкой интегрирования, а не мифический дрейф нуля, которого у ДУСа и нет, как такового.

Таким образом, показания ДУСа уходят не столько из-за проблем самого ДУСа, сколько от накопления ошибки в математике контроллера (тут ещё проблемы конечности переменных и т.д.). То есть врёт математика, а не ДУС.
У ДУСа есть шум, но у современных он ниже порога чувствительности 12-и битного АЦП, а даже если он и есть, его природа синусоидальная (всилу конструкции ДУСа с качающейся пластинкой) и интегрирование его почти прибивает само по себе, как побочный эффект.
Дрейф нуля так же не имеет значения, т.к. с началом интегрирования нас волнует n-m последних выборок, весьма ограниченный диапазон, и исходное значение роли не играет уже через пару сотен миллисекунд.

А вот для акселерометра, который используется для оценки показаний ДУСа и его коррекции, дрейф нуля уже важен. Но это другая история.

[SM]

Акселерометр измеряет ускорения. В покое, или при равномерном движении он покажет НОЛЬ (в условиях земли - вектор ЖО по оси Z).

Вот именно, что не ноль, а вектор g. И не по оси Z, а как угодно, в зависимости от положения акселерометра относительно этого вектора. И зная это, можно с легкостью вычислить положение акселерометра относительно вертикали - что и есть искомые крен и дифферент.

ДУС, кстати, имеет такой же по принципу работы чувствительный элемент - угловая скорость создает центробежную силу (которая есть результат действия центростремительного ускорения), которую ДУС и измеряет. Кстати, акселерометр, закрепленный на некотором расстоянии от центра вращения, отлично покажет это ускорение, вызванное равномерным вращением, которое с легкостью можно пересчитать в угловую скорость.

А разного рода шумы?

А разного рода шумы следует отфильтровать. Лучше всего, как правило, собрать некоторое количество выборок и определить результат методом минимизации суммы квадратов отклонений.