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.

[Alex11]

Я не знаю, что внутри у инклинометра, но у меня стоят они на железнодорожной платформе и измеряют продольные и поперечные наклоны. Зависимости от ускорения поезда не замечено.

[Dikoy]

Я не знаю, что внутри у инклинометра, но у меня стоят они на железнодорожной платформе и измеряют продольные и поперечные наклоны. Зависимости от ускорения поезда не замечено.

Там обычно стоит механический маятник килограмм на 5-6.
При любой конструкции вектор ускорения поезда перпендикулярен оси чувствительности и оси подвеса. Проекция == 0.

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.

Ну, я не стал разжёвывать элементарные вещи про "как угодно, в зависимости от положения акселерометра".

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.

ДУС имеет принципиально другую конструкцию и принципиально другой способ определения параметра, чем акселерометр.
Акселерометр при равномерном вращении не может ничего показать, это механика Ньютона. То, что у вас что-то показывало, это от дрожащих рук. И использовать этот шум при определении положения нельзя.
Закреплять инерциальные датчики НЕ в центре тяжести объекта, вообще говоря, не правильно. Так делают, от безысходности, но это не правильно.

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

Если мы говорим про фильтр калмана, то шумы ему как раз помогают, он быстрее отрабатывает.
Если мы говорим про комплиментарный фильтр, то интегрирование само по себе фильтрует знакопеременный шум.

Так и сделал. Главный вопрос. Можно-ли на его базе сделать инклинометр выдающий углы дифферента небольшго речного судна с точностью 0.1 градуса 5 раз в секунду?

Я уже объяснил, что ДУС угол не выдаст. Угол из показаний ДУСа нужно получить математически. В том числе, путём коррекции показаний ДУСа по акселерометру.
Но, учитывая динамику речного судна, вам ДУС не нужен. Вам достаточно двух встречно-парных акселерометра и любого алгоритма выделения постоянной составляющей.
В судовых вертолётных площадках стоит именно такая система и никаких гироскопов там нет.

Абсолютная величина вектора g известна, зная ее, и то, что ускорение от "полный вперед" направлено перпендикулярно ему, можно вычислить и отделить это ускорение, определить истинное направление вектора g, а значит, и крен с дифферентом.

А вот фиг. При разгоне у лодки задирается нос и направление векторов становится не перпендикулярным. Да и изначальная устновка блока датчиков врядли будет по нивелиру. Да и собьётся в зависимости от загрузки лодки.

Все мудрости с несколькими датчиками нужны для четкого определения полного положения в пространстве - включая направление перемещения и дистанцию, где накапливаются систематические ошибки от интегрирования.

Не совсем.
Связка ДУС-Аксель нужна для высокодинамических объектов, вроде коптеров. Где значения ускорений превосходят значение g. Для низкодинамических объектов ДУС не нужен. Там даже по математике коррекция ДУС по акселю будет занимать большее время, чем использование собственно ДУС.

И ещё. Значение g по планете прилично так разнится. Так что инициализация системы с измерением g в покое будет нужна в каждом случае.

[SM]

Акселерометр при равномерном вращении не может ничего показать, это механика Ньютона. То, что у вас что-то показывало, это от дрожащих рук.

Это не от дрожащих рук, а от сознательного его расположения не в центре вращения объекта (более того, его там нельзя было разместить, так как объект летал на привязи). И он отлично показывал центростремительное ускорение, вызванное равномерным вращением, которое пересчитывалось в угловую скорость, и, собственно, ее стабилизировало на заданном уровне. И именно акселерометр. Еще раз - акселерометру совершенно все равно, что вызвало ускорение - притяжение земли, или вращение вокруг какого-то центра, или пинок ногой. Он его просто покажет, и все.

Если мы говорим про фильтр калмана, то шумы ему как раз помогают, он быстрее отрабатывает.
Если мы говорим про комплиментарный фильтр, то интегрирование само по себе фильтрует знакопеременный шум.

Мы говорим о накоплении N точек результатов измерений и нахождении той единственной, сумма квадратов расстояний от которой до каждой из имеющихся минимальна. Это называется МНК (метод наименьших квадратов). И, да, оно минимизирует шумы, но вот периодическую помеху лучше отфильтровать другим методом, иначе придется N подгонять так, чтобы за это время целое число волн уложилось...

И ещё. Значение g по планете прилично так разнится. Так что инициализация системы с измерением g в покое будет нужна в каждом случае.

Да ладно? Хотите сказать, что на уровне моря в атлантике оно значительно отличается от на уровне моря в тихом океане? Или судно может вскарабкаться в высокогорное озеро? Хотя, конечно, калиброваться стоя на рейде/в порту/еще где, или дрейфуя, или двигаясь равномерно по какой либо другой причине, надо, тут без вопросов.

При разгоне у лодки задирается нос и направление векторов становится не перпендикулярным.

А вот это не так. Нос, да, задирается (это и есть дифферент). Но вектора остаются перпендикулярны, так как лодка при этом от воды не отрывается, если она не гидроплан, и под воду (если она не подводная), не уходит. А идет аккурат по ее поверхности вперед, что и обеспечивает перпендикулярность ускорения силе тяжести. Вектора становятся не перпендикулярны именно в короткий момент, когда нос в процессе задирания (а, точнее, корпус судна приподнимается за счет воздействия гидродинамических сил). Но это именно короткий момент, который "отфильтруется".

Да и собьётся в зависимости от загрузки лодки.

Да не собьется ничего. Мы же дифферент и измеряем (какая разница, откуда он взялся, от загрузки, или от разгона). Вот этот "сбой" и будет, собственно, дифферентом.