Помогите с акселерометрами и гироскопами, навигация в 3-мерном пространстве Опции

[oligarch]

Всем доброго времени суток.
Я делаю прибор, который вычислял бы параметры траектории (протяженность пути, радиусы поворотов, высоту подъемов и тд) движения того, на чем он установлен. Я выбрал evaluation board с самым чувствительным 3-осевым аналоговым акселерометром от STMicroelectrnics. Начал с ней работать и понял, что одного акселерометра не достаточно. Он выдает проекции на три оси прилагаемых к нему сил, в том числе и силу тяжести. И получается так, что если плату начинаешь дергать-крутить-вертеть, то она выдает проекции результирующей силы (сила с которой мы ее дергаем + сила тяжести). Причем пока мы производим какие-то манипуляции с патой, то непонятно в какую сторону направлена эта сила тяжести. А чтобы точно посчитать траекторию, мне необходимо как то ибавиться от этой mg. Имеется ли какой-то датчик, который выдает ориентацию в пространстве? Тогда можно было бы просто с помощью него вычитать mg из суммы всех прилагаемых сил. Я подумал использовать гироскопы, это поможет? как они работают? или есть другие решения?
Спасибо.

P.S. измерения должны быть очень точными (до мм, а то и менее), поэтому GPS бессильна.

[do_it_self]

я тоже далек от того, чтобы назвать себя специалистом)есть незнакомая задача, мы пока пытаемся в неё въехать) пока до натурного эксперимента не дошло, а моделирование дает приемлемые результаты...вот пытаемся оценить, что мы получим, имея реальный МЕМС датчик со всеми его болячками.
о шумах датчика никакой речи не идет - это отдельная задача!там да, и корреляционную/спектральную функции надо оценивать, потом аппроксимировать и т.д. сейчас задача поймать ноль на датчиках, оценить масштабные коэффициенты и кроссфакторы. чтобы позже учесть это в мат. модели наблюдений.
вопрос в чем - стоит ли заморачиваться на сложную и дорогущую калибровочную установку и делать все это в лаборатории, если есть заводская калибровка, которая может оценить только один из неизвестных параметров.(ну с учетом того, что шумы мы как-то аппроксимировали и ввели в модель).
вот, кстати, ещё вопрос: кто-нибудь может разбирался с проблемой комплексирования ИНС & GPS/ГЛОННАС? собственно вопросы возникают по схеме интегрирования с сильной связью(tightly coupled integration)

и вот ещё, по поводу:

1. Акселерометры выдают сигнал пропорциональный проекции суммы векторов ускорения и mg (почему ? это к создателю которго Гагарин в космосе должен был увидеть по мнению некоторых) на ось чувствительности.
2. МЕМs гироскопы (правеольнее называть СКОРОСТНЫЕ ГИРОСКОПЫ) выдают сигнал пропорциональный угловой скорости врашения оси чувствительности (кстате замдумайтесь над скользким вопросом - А В КАКОЙ СИСТЕМЕ КООРДИНАТ это врашение подразумевается, из ответа следует что покоющийся на земле трехосевой скоростной (да и обычный механический) будут давть по всем осям ненулевый! значения)
3. нам нужно !
измерить координаты в системе координат связанной с земдей( ортодромические или декартовые неважно )
измерить ориентацию осей платформы в этойже системе координат

вопрос вопрос - как из 1 и 2 сделать 3, ответ - НИКАК. почему - чтоб измерить относительную координату нада два раза проинтегрировать сигнал с акскелерометра, как уже сдесь разжУЖЁжовывано!!! в сигнале на входе интеграторов нада скомпенсировать составляющие mg... а чтоб их скомпенсировать нада снать ориентацию. фигня вопрос - у нас есть гироскопы - сбрасываем на мерной горизонтали инреграторы интегрируем один раз и получаем углы ориентации... используем их для расчета сигнала с акселерометров и.... хрена лысого, через минуту - несколько Ваша замечательная платформа скажет вам ЧТО ОНА ОКАЗЫВАЕТСЯ ДВИГАЕТСЯ В СТОРОНУ АЛЬДЕБАРАНА ПО КРАТЧАЙШЕМУ ПУТИ СКВОЗЬ ЗЕМЛЮ!! причина? в сигналах датчиков имеется ОШИБКА ИЗМЕРЕНИЯ, в итоге эта ошибка интегрируется АЖ 3 раза один раз на гироскопах + 2 на акселерометрах. Че делать? вешатся!

почему нельзя?) допустим, в начале движения(полета) мы выставляем наш аппарат так, чтобы его оси(ну и оси связанной с ним ИНС) были направленны так, как нам надо(допустим на север). вычисляем матрицу косинусов либо кватернион этого положения. по ходу движения обновляем эту матрицу(кватернион), вычисляем свое текущее положение относительно геоцентрической(либо локальной, уому как удобнее) СК. ну и в этой СК осуществляем метод счисления пути!:) нет так разве?) (ну это если абстрагироваться от шумов и прочих ошибок, что в реале делать не стоит )