Авиагоризонт и инерциальная система навигации

Дмитрий Шаповалов (Velocity)

Дмитрий Шаповалов (Velocity)

Хвост в самолете лишняя деталь!
Откуда
Москва
Некоторое время назад, ковыряясь в различных системах управления технологическими процессами на своем производстве, окончательно утвердился в намерении создать свой комплекс авионики для ЛА. Мыслей о том, как он должен выглядеть, довольно много, но сейчас не об этом. В принципе, создание всего комплекта необходимого железа не представляет большой научной сложности, за исключением одного но. Собственно это и есть качественный авиагоризонт и инерциальная система навигации.

Итак по порядку:

http://ru.wikipedia.org/wiki/Инерциальная_навигация
http://ru.wikipedia.org/wiki/Фильтр_Калмана

В первом приближении железяка должна иметь:
- трехосевой магнитометр
- трехосевой акселерометр
- трехосевой гироскоп

существующая элементная база позволяет сварганить подобную железку очень недорогой и сверхкомпактной. Что-то типа этого или свою собственную. Свою железку я сделал немного по другому, добавив к встроенному в магнитометр акселерометру ещё один чип трехосевого акселерометра с большим диапазоном перегрузок. Научиться общаться с этими чипами не составляет какого либо большого труда, но дальше начинается суровая математика. Пока не могу разобраться, насколько она суровая и где можно посмотреть примеры реализации алгоритмов. Если кто-то уже грыз этот камушек, расскажите с какой стороны его легче разгрызать и где что почитать на этому поводу.
 
Одно из решений - http://www.pololu.com/catalog/product/1264/resources  Даташиты, библиотеки и прочий софт.
Немного тут (attitude and heading reference system) - https://github.com/pololu/MinIMU-9-Arduino-AHRS
Один алгоритмов и немного теории - http://forums.parallax.com/showthread.php?127868-Gyro-lisy300
пример общения с м/с гироскопа для dsPIC30 на Си - http://www.mikroe.com/forum/viewtopic.php?f=97&t=45302
 
О-о. Фильтр Калмана. Я года 2 считал это слово ругательным.  ;D Уж очень часто как то электронщики о нем упоминали в своих разговорах.
Однако, если я не ошибаюсь, то и без него можно сделать АП, что и было продемонстрировано одним из них с пару лет тому назад.  :🙂
 
Ничего в этом фильтре нереального нет, и он кстати тоже не идеален. Он здорово работает если мы имеем дело с равномерно распределенным шумом. На практике это не совсем так. Задачка нравится своей сложностью, по крайней мере на первый взгляд. Начинает надоедать строгать системы, где напрягать мозг практически не нужно. Хочу погрызть что-то посложнее.
 
Насчет инерциальной системы навигации сказать что-либо сложно, но авиагоризонты грызть приходилось. Инерциальные системы использовались широко на подводных лодках, если не ошибаюсь. В гражданской авиации применялась РСБН - радиосистема ближней навигации, которая подразумевала наличие наземного и бортового оборудования. Гирополукомпас (ГПК) мог "заваливаться", способ лечения - магнитная коррекция МК, но точность показаний при этом уменьшалась на порядок, если не больше.
 
Что касается фильтра Калмана, то он не спасает от ошибки, и чем дальше расстояние от точки старта, тем больше ошибка. Мы не можем с приемлемой точностью определить такой параметр как ветер...
 
@ radiolubitel22 с того момента прошло много времени и изменилось железо. На смену механическим авиагоризонтам и ГПК пришли новые м/с большой чувствительности и точности. Уже можно грызть эту тему и результаты будут очень неплохими. Тот же Дайнон D10 имеет довольно старые акселерометры, как раздельные чипы, смонтированные на отдельных платах по трем осям, но результаты работы авиагоризонта очень неплохие. Дажн в космос не побоялись запустить эту железку  😎. Современные м/с объединяют все три оси в одном корпусе, их цена падает стремительно, а точности растут. Микросхема трехосевого гироскопа с цифровым выходом (не нужно АЦП городить) стоит в пределах 8 долл в Москве. Кстати она же установлена в iPhone4, что дает шанс в перспективе к ещё большему удешевлению при таком массовом выпуске. Их делают уже миллионами.
 
Речь не о гироскопах, а о системах навигации, алгоритм работы гироскопа "в базовом варианте" довольно прост. Я так понимаю вопрос стоит в двух плоскостях:
Velocity сказал(а):
качественный авиагоризонт
Нажмите, чтобы раскрыть...
и
Velocity сказал(а):
инерциальная система навигации
Нажмите, чтобы раскрыть...
 
http://www.studfiles.ru/dir/cat34/subj1118/file8169.html
http://www.studfiles.ru/dir/cat34/subj1118/file8169/view91437.html
http://www.aerokubinka.ru/index.php3?id=1636
основной принцип устройств на гироскопах описан по второй ссылке, у меня открывается без картинок, может надо грузить весь архив целиком...
 
Дима, бета тестер не нужен?  🙂   


Продукт от этих хлопцев я уже почти год жду, опять откладывают.
 

Вложения

  • gemini_new.jpg
    gemini_new.jpg
    20,6 КБ · Просмотры: 119
Velocity сказал(а):
В первом приближении железяка должна иметь:- трехосевой магнитометр- трехосевой акселерометр- трехосевой гироскоп
Нажмите, чтобы раскрыть...
  Для качественного решения задачи навигации этого недостаточно. Нужно добавить привязки к земле- СНС (спутниковые навиг. сист.) или ДИСС (доплер. измер. путев. скор. и угла сноса) или РСБН, РСДН или визуальные привязки к заранее известным ориентирам.
   Насколько понимаю- проблема в алгоритмах комлексирования вышеупомянутых устройств?
 
criminal_pilot сказал(а):
Нужно добавить привязки к земле- СНС (спутниковые навиг. сист.)
Нажмите, чтобы раскрыть...

Это будет в другом блоке GPS/GLONASS/GALILEO я его уже имею в наличии. Железо собрано, пишу дрова под него.

666BK сказал(а):
Дима, бета тестер не нужен?
Нажмите, чтобы раскрыть...

Тестеры будут нужны конечно.

radiolubitel22 сказал(а):
основной принцип устройств на гироскопах описан по второй ссылке
Нажмите, чтобы раскрыть...

Посмотрю, спасибо. Мне теории уже прислали в личку некоторое количество.
 
SeregaB сказал(а):
А зачем? Для чего?
Нажмите, чтобы раскрыть...
Все тебе расскажи  🙂 Есть такая задачка и хочется с ней справиться. Инерциалка нужна в случае отсутствия возможности определения координат по GPS. В основном это касается беспилотных комплексов, которые в отличие от пилотируемых не могут добраться до дома, ориентируясь с помощью опроса местного населения или чтения дорожных указателей, хотя дорожные указатели при хороших "глазах" тоже нормальный ориентир, но в плохую погоду их трудно читать.  Электронщики не успевают за мной платы проектировать и заказывать. Надо чем-то серьезным голову занять, чтобы дать паузу.
 
Теперь понятен ваш замысел. Раз уж так все загрифовано, можно вам в личку?
 
criminal_pilot сказал(а):
Раз уж так все загрифовано, можно вам в личку? 
Нажмите, чтобы раскрыть...

Да особенно не загрифовано. Есть ощущение, что с авиагоризонтом я справлюсь довольно быстро, но возможности железа позволяют сделать гораздо больше. Для этого нужно немного углубиться в изучение теории процесса. Теории не хватает  :-[
 
Скорость вращения земли 1 град/4 мин есть величина постоянная по времени и по направлению. Механические гироскопы это чуствуют, отсюда и возможность определения направления на ось вращения (курсовертикаль). Пьезогироскопы вращение земли не чуствуют, как их приводить к курсовертикали в полете с присущими ему постоянно изменяющимися перегрузками? Если по магнитометру, то какова его точность определения направления на магнитную ось в современных условиях с большим количеством движущихся металлических объектов (авто, поезда, корабли и пр.) и разветленной сетью ЛЭП?
 
Вам необходимо войти или зарегистрироваться, чтобы здесь отвечать.
Назад
Вверх