Комплексирование датчиков БИНС Опции

[Andrew-S]

Добрый день! Хочу сделать БИНС для радиоуправляемого самолета на основе блока гироскопов и блока акселерометров. БИНС будет измерять углы Эйлера интегрированием угловых скоростей. Вторичная задача - измерять координату самолета. Но для того чтобы начать интегрирование (включить инерциалку) необходимо измерить начальное положение углов по акселерометрам. Вопрос такой - в каком режиме измерять начальные углы? Есть два варианта (может кто еще подскажет?). Первый - самолет лежит на земле, меряет углы акселерометром, по истечении некоторого времени берет намеренные углы и включает инерциалку. Потом я беру самолет в руки и запускаю его. (минус видится такой - пока я его несу копится ошибка координаты)
Второй вариант - самолет все время в руках, меряет углы по акселерометрам, как-то их усредняет, потом в момент запуска двигателя берет намерянный угол и запускает инерциалку. Тут минус в неточном определении начальных углов.
Не могу понять какой метод практичнее. Моделирование говорит что первый предпочтительнее. В этом случае у меня погрешность примерно 0.3 - 0.5 градуса. Но ее можно уменьшить усреднением. Держание на руках трудно промоделировать, надо статистику набирать. Может кто сталкивался с такой проблемой?

[Stanislav]

Добрый день! Хочу сделать БИНС для радиоуправляемого самолета на основе блока гироскопов и блока акселерометров. БИНС будет измерять углы Эйлера интегрированием угловых скоростей. Вторичная задача - измерять координату самолета. Но для того чтобы начать интегрирование (включить инерциалку) необходимо измерить начальное положение углов по акселерометрам.

Где-то здесь есть неточность в рассуждениях.
Как можно измерить азимут только с помощью акселерометров?

Заради корретности суждения скажу, что измерить его по данным системы акселерометров теоретически можно. Практически - нет.

В реальной системе, находящейся относительно земли в покое, трёхосевой акселерометр способны выдать только направление вектора тяготения. Есть, правда, условия, когда он способен выдавать данный вектор и в движении, но об этом умолчим пока.

...Вопрос такой - в каком режиме измерять начальные углы? Есть два варианта (может кто еще подскажет?). Первый - самолет лежит на земле, меряет углы акселерометром, по истечении некоторого времени берет намеренные углы и включает инерциалку. Потом я беру самолет в руки и запускаю его. (минус видится такой - пока я его несу копится ошибка координаты)
Второй вариант - самолет все время в руках, меряет углы по акселерометрам, как-то их усредняет, потом в момент запуска двигателя берет намерянный угол и запускает инерциалку. Тут минус в неточном определении начальных углов.
Не могу понять какой метод практичнее. Моделирование говорит что первый предпочтительнее. В этом случае у меня погрешность примерно 0.3 - 0.5 градуса. Но ее можно уменьшить усреднением. Держание на руках трудно промоделировать, надо статистику набирать. Может кто сталкивался с такой проблемой?

О том, чтобы измерять координату путём двойного интегрирования акселерометров, и думать забудьте.
Для начальной установки углов будет полезен магнитный компас. Правда, точность там при условии внешних воздействий - плюс-минус пол-лаптя.
Точность определения вертикали зависит от качества акселерометров. Для современных приборов от ST Microelectronics (LIS344ALH, например), требуемая Вам точность достигается даже при одномоментном измерении, при условии предварительной калибровки системы, ессно. В том числе, и на температуре - датчики по мере её изменения "плывут" весьма значительно.

[BIK14]

Добрый день! Хочу сделать БИНС для радиоуправляемого самолета на основе блока гироскопов и блока акселерометров. БИНС будет измерять углы Эйлера интегрированием угловых скоростей. Вторичная задача - измерять координату самолета. Но для того чтобы начать интегрирование (включить инерциалку) необходимо измерить начальное положение углов по акселерометрам. Вопрос такой - в каком режиме измерять начальные углы? Есть два варианта (может кто еще подскажет?). Первый - самолет лежит на земле, меряет углы акселерометром, по истечении некоторого времени берет намеренные углы и включает инерциалку. Потом я беру самолет в руки и запускаю его. (минус видится такой - пока я его несу копится ошибка координаты)
Второй вариант - самолет все время в руках, меряет углы по акселерометрам, как-то их усредняет, потом в момент запуска двигателя берет намерянный угол и запускает инерциалку. Тут минус в неточном определении начальных углов.
Не могу понять какой метод практичнее. Моделирование говорит что первый предпочтительнее. В этом случае у меня погрешность примерно 0.3 - 0.5 градуса. Но ее можно уменьшить усреднением. Держание на руках трудно промоделировать, надо статистику набирать. Может кто сталкивался с такой проблемой?

Неплохо было бы добавить трехкоординатный магнитометр. Есть готовые сборки - на три компоненты - акселерометры, гироскопы и магнитометры.

[Andrew-S]

Спасибо за ответы! У меня пока больше общих вопросов, как вообще всю эту систему запустить. Отдельные алгоритмы более-менее понятны.

Да, я не упомянул о магнитометре. Естественно курс буду мерить им.

А вот пространственные углы в полете целесообразно мерить магнетометром для коррекции БИНС? Или его только для определения курса используют?
Я читал что по точным гироскопам можно определить начальный курс по стабильному вращению Земли) Но это не мой вариант!

Насчет интегрирования ускорений для определения координаты - представляю о чем Вы говорите, но уж очень хочется попробовать. В дальнейшем возможно комплексирование с GPS.

Объясните, пожалуйста, про калибровку акселерометров. Насколько я понял - у них выставляется только смещение нуля. Есть еще какой-то self-test, не очень разобрался как он работает.

Правильно ли я понял Вашу мысль - т.к. точность акселерометра достаточна для определения углов, то можно смело начинать интегрирование на земле в лежачем положении (когда начальные углы точно определены) и потом взяв самолет на руки запускать - БИНС уже работает в штатном режиме.

И еще момент непонятный - условия когда с помощью акселерометров можно мерить углы в полете!
Мне видится только горизонтальный полет с постоянной скоростью при отсутствии возмущений атмосферы. Но такого не бывает никогда. Или тут нужно смотреть когда угловые ускорения нулевые?

[BIK14]

Спасибо за ответы! У меня пока больше общих вопросов, как вообще всю эту систему запустить. Отдельные алгоритмы более-менее понятны.

Да, я не упомянул о магнитометре. Естественно курс буду мерить им.

А вот пространственные углы в полете целесообразно мерить магнетометром для коррекции БИНС? Или его только для определения курса используют?
Я читал что по точным гироскопам можно определить начальный курс по стабильному вращению Земли) Но это не мой вариант!

Насчет интегрирования ускорений для определения координаты - представляю о чем Вы говорите, но уж очень хочется попробовать. В дальнейшем возможно комплексирование с GPS.

Объясните, пожалуйста, про калибровку акселерометров. Насколько я понял - у них выставляется только смещение нуля. Есть еще какой-то self-test, не очень разобрался как он работает.

Правильно ли я понял Вашу мысль - т.к. точность акселерометра достаточна для определения углов, то можно смело начинать интегрирование на земле в лежачем положении (когда начальные углы точно определены) и потом взяв самолет на руки запускать - БИНС уже работает в штатном режиме.

И еще момент непонятный - условия когда с помощью акселерометров можно мерить углы в полете!
Мне видится только горизонтальный полет с постоянной скоростью при отсутствии возмущений атмосферы. Но такого не бывает никогда. Или тут нужно смотреть когда угловые ускорения нулевые?

Я бы все-таки делал с GPS, со всем остальным геморно.
У акселерометров надо учитывать шумы, начальное смещение, дрейф начального смещения и чувствительности (температурный). Self-Test это возможность проверять целостность микромеханики и при средней точности возможность компенсировать температурные дрейфы, но при этом снижается диапазон измерений. Грубо говоря, точным напряжением Вы смещаете конденсаторные пластины на известную величину и получаете известный выходной сигнал, т.е. получается как бы дифференциальный датчик - одни и теже температурные дрейфы действуют на Ваш тестовый и полезный сигнал и соответственно их можно скомпенсировать. Вроде так.