heuyck 发表于 2010-12-14 12:52:13

请教大家，如果用磁阻来定航向，是不是Z轴陀螺就不需要了？feng_matrix的示意图

看feng_matrix发的示意图，Z轴陀螺只和磁阻做卡尔曼滤波融合后给出方位角的。
是不是用磁阻或GPS来做航向，Z(yaw)轴陀螺就不需要了？

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_35/ourdev_604522LM4DTT.jpg
(原文件名:三轴惯导姿态解算框图.jpg)

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_35/ourdev_604523E5X24R.jpg
(原文件名:三轴惯导姿态解算示意图.jpg)

lloovve 发表于 2010-12-14 12:55:04

地磁容易受其他磁性影响

heuyck 发表于 2010-12-14 13:20:40

在固定翼上用，想直接用GPS的方位角了。

heuyck 发表于 2010-12-27 09:08:10

看过捷联导航了，无论欧拉角还是四元数，都必须用到3轴陀螺。
除非能保证四轴始终平衡，feng_matrix的示意图应该只能用在到这里吧。

feng_matrix 发表于 2010-12-28 14:13:45

Xmagn/Ymagn/Zmagn就是磁阻传感器的输出啊！

绝对的磁场方向或者是GPS方向，并不代表不需要X轴的陀螺仪，只有陀螺仪频响是最高的
用过车载GPS的就知道，用两GPS坐标点/三角函数计算运动方向，延时是很严重的，并且对运动速度有要求。
就算是高级点的双GPS双天线直接测方向，频响也受到GPS坐标本身信号刷新率的限制。
低频响的GPS航向＋高频响的陀螺仪航向积分角＋卡曼滤波类的数据融合算法，才能得到更实用的航向数据
这就是为什么现在高档点的GPS手持机都加入惯性传感器的原因

heuyck 发表于 2010-12-29 16:34:19

feng_matrix 大侠来了啊，请教一下疑问：

我是想用在固定翼上，速度比较快，航向不要求很准。
本来是想不要Z轴陀螺了，所以才有这个帖子的问题。
但是看欧拉角方程和四元数方程上，XY轴的角度都有用到Z轴陀螺的数据，除非XY轴都在0度附近，即水平状态。
所以才说了您的图上（比如俯仰角计算和卡曼滤波）中没有用到Z轴是有问题的。

在倾斜状态下，XY轴的角增量并不一定是roll pitch轴的角增量，必须和Z轴一起做欧拉角或四元数方程才能得到roll和pitch的角增量。
因为X和Y轴是机体坐标系的，roll和pitch轴是地理坐标系的，两者在机体倾斜的情况下不能混为一谈。
但是我看MK的、kb6mcc的代码，还有其他一些人的，都是没用欧拉角方程或四元数算法，都是直接把XY轴陀螺的增量通过卡尔曼滤波融合进roll和pitch了。
这也是不是四轴和固定翼的区别？还是说倾角不大的情况下，这种XY轴的角增量可以近似等同于roll和pitch的角增量？

heuyck 发表于 2010-12-29 17:45:29

不过我觉得先用欧拉角方程算出pitch和roll，再用卡尔曼滤波融合也不准确。
因为pitch和roll的进程噪声并不是xy陀螺的噪声，而是xyz陀螺用欧拉角方程算出的噪声（比如叫综合噪声）。
即使陀螺噪声是高斯分布，但算出来的综合噪声应该不算了吧？会随着欧拉角变化。。。。。。

feng_matrix 发表于 2010-12-30 12:57:18

回复【5楼】heuyck
feng_matrix 大侠来了啊，请教一下疑问：
我是想用在固定翼上，速度比较快，航向不要求很准。
本来是想不要z轴陀螺了，所以才有这个帖子的问题。
但是看欧拉角方程和四元数方程上，xy轴的角度都有用到z轴陀螺的数据，除非xy轴都在0度附近，即水平状态。
所以才说了您的图上（比如俯仰角计算和卡曼滤波）中没有用到z轴是有问题的。
在倾斜状态下，xy轴的角增量并不一定是roll pitch轴的角增量，必须和z轴一起做欧拉角或四元数方程才能得到roll和pitch的角增量。
因为x和y轴是机体坐标系的，roll和pitch轴是地理坐标系的，两者在机体倾斜的情况下不能混为一谈。
但是我看mk的、kb6mcc的代码，还有其他一些人的，都是没用欧拉角方程或四元数算法，都是直接把xy轴陀螺的增量通过卡尔曼滤波融合进roll和pitch了。
这也是不是四轴和固定翼的区别？还是说倾角不大的......
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呵呵，虽然我在第二张图上标明重力加速度是“绝对参考轴”，但这个“绝对”本身也是相对的
从你回帖中大致可看出，你所说的XY轴是指地理坐标系而非机载坐标系，可实际上依靠加速度计计算出的重力方向
其实也是不区分重力加速度与其它外力加速度的，也就是说仅仅【三轴加速度计】与【三轴陀螺仪】做出的四轴系统
在无其它外部参考量矫正的前提下，仅能在静止及匀速运动的一般状态下保持绝对姿态
换句话说依靠这六轴传感器的MK、kb6mcc等算法，本质上都是相对于机载坐标系统运作的系统
它们都缺少一个可靠的绝对参照物，但它在一般情况下已经被近似为地理坐标系了。

这道理就像我曾在航模论坛里说，凭人自身的感官，在封闭的电梯里是没法可靠判断重力方向的。
这话被很多人耻笑，那是因为我们一般坐电梯，不大会遇到电梯2G加速向下运动、或者是失重的情况

在一般条件下，这些三轴负反馈控制已经足以满足我们的娱乐需求了，而且貌似在有其它遥控飞行指令输入的时候
加速度传感器对姿态的贡献基本就很小了，系统主要依靠的是工作在机载坐标系中的陀螺仪来稳定瞬时旋转运动及姿态的。
我虽然没实际玩过MK的四轴，但我相信在它稳定悬停时，给它一个足够长时间的水平加速度，它的姿态就会往外力方向偏转。

3466756555 发表于 2010-12-30 14:06:49

请教 feng_matrix 悟

如何用加速度 角速度 传感器 判断 物体在运动或者静止？

feng_matrix 发表于 2010-12-31 09:23:24

回复【8楼】3466756555
请教 feng_matrix 悟
如何用加速度 角速度 传感器 判断 物体在运动或者静止？
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首先要把复杂运动解耦为三轴直线运动与三轴旋转运动。

对于三维空间里的直线运动：
加速度传感器只能检测线加速度，不能判断是否在运动。
一个三轴加速度计在上电前就保持匀速直线运动，那么上电后只要三轴运动速度不改变，传感器三轴都不会有输出。
但如果知道系统初始速度，那么通过加速度与时间的积分可以估算出瞬时线速度。

对于三维空间里的旋转运动：
陀螺仪可以直接检测出旋转运动的角速度，这个检测是瞬时的，与系统的初始角速度无关。
但无法直接获得相对空间坐标的倾角。与加速度计类似，如知道系统相对于空间坐标的初始倾角
那么通过角速度与时间的积分可以估算出瞬时倾角。

上述两种估算都有累积积分误差的问题，为了保证更长时间尺度下速度与倾角的准确性
在捷联惯性导航系统中，一般都会将上述积分值与GPS、磁罗盘、无线电航标等包含空间坐标的信号进行融合

3466756555 发表于 2010-12-31 09:50:45

回复【9楼】feng_matrix 悟
回复【8楼】3466756555
请教 feng_matrix 悟
如何用加速度 角速度 传感器 判断 物体在运动或者静止？
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首先要把复杂运动解耦为三轴直线运动与三轴旋转运动。
对于三维空间里的直线运动：
加速度传感器只能检测线加速度，不能判断是否在运动。
一个三轴加速度计在上电前就保持匀速直线运动，那么上电后只要三轴运动速度不改变，传感器三轴都不会有输出。
但如果知道系统初始速度，那么通过加速度与时间的积分可以估算出瞬时线速度。
对于三维空间里的旋转运动：
陀螺仪可以直接检测出旋转运动的角速度，这个检测是瞬时的，与系统的初始角速度无关。
但无法直接获得相对空间坐标的倾角。与加速度计类似，如知道系统相对于空间坐标的初始倾角......
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由此看来理论上单纯利用加速度 和角速度传感器并不能直接的反映当前物体是否在运动。
          因为都需要 初始加速度、初始角速度的参与。
          假设初始状态是静止状态，通过加速度在时间上的积分 就可以得到当前的速度。有了速度就能区分物体运动与静止
          但如何判断物体处于静止状态，又成了一个难题
          如此循环下去 会有鸡生蛋蛋生鸡的死循环。

理论上没有能讲通，索性直接上 加速度在物体运动中的测试数据。


http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_35/ourdev_608198WV44HL.png
起步 (原文件名:起步.png)

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_35/ourdev_608199EEN5TX.png
停车 (原文件名:停车.png)

根据以上数据是否可以 直接根据加速度变化来判断 物体的运动情况（只区分停和行即可）？
我们知道 当物体处在匀速行驶状态时，加速度为0.
实际车辆行驶过程中 保持一段时间的绝对匀速行驶，情况似乎不容易发生。
但车辆静止情况下，各轴加速度的变化值 一定为零（不考虑噪声情况下）。 若该状态持续一段时间 就可以判断状态为静止了
不知道以上思路是否有可行性？

feng_matrix 发表于 2010-12-31 09:51:41

再补充一句，以前有人问我，同样是微机械敏感器件：

为什么加速度传感器不能检测瞬时线速度，而陀螺仪传感器却能检测瞬时角速度？
道理其实很简单：相对与静止或者匀速直线运动，旋转运动其实是一种变速运动。

物体在保持静止或者匀速直线运动时，一个传感器如果不与空间坐标系统或者其它物体发生关系
就失去了测量的参照物，这时候任何基于自身的传感器都没戏。

但如果物体保持匀速旋转运动，装在物体本身的敏感器件就能检测出运动状态的改变
陀螺仪传感器的有很多种，比如基于音叉的、基于洛伦茨力的、基于惯性旋转陀螺的等等
都是创造一个与被测物体相对独立的敏感核，然后在物体旋转运动时，探测这个敏感核相对于被测物体的作用力。

feng_matrix 发表于 2010-12-31 10:04:49

回复【10楼】3466756555
回复【9楼】feng_matrix 悟
回复【8楼】3466756555   
请教 feng_matrix 悟   
如何用加速度 角速度 传感器 判断 物体在运动或者静止？
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根据以上数据是否可以 直接根据加速度变化来判断 物体的运动情况（只区分停和行即可）？
我们知道 当物体处在匀速行驶状态时，加速度为0.   
实际车辆行驶过程中 保持一段时间的绝对匀速行驶，情况似乎不容易发生。
但车辆静止情况下，各轴加速度的变化值 一定为零（不考虑噪声情况下）。 若该状态持续一段时间 就可以判断状态为静止了
不知道以上思路是否有可行性？

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在实际车辆运动检测中，如果只要判断相对于地面的动或者是静，我个人认为仅凭运动噪声检测就可以了
一辆给定的实际车辆，在熄火静止时、怠速静止时、加速运动时、匀速直线运动时、旋转运动时，都会产生不同的运动频谱
通过卷积分之类的算法对惯性传感器检测信号进行频谱分析，就应该能判断运动状态。

甚至相同型号的车型，由于流水线生产，设计及物理结构一致，会发出相似的频谱，一些军事应用系统中对目标的识别就是这个原理。

feng_matrix 发表于 2010-12-31 10:42:05

人也能识别运动频谱哦，我闭上眼睛做在车里，只要一点火我就是知道是不是我的车，呵呵。

3466756555 发表于 2010-12-31 13:27:19

回复【12楼】feng_matrix 悟
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非常感谢

接下来 按您说的那几种状态分别 采集一下数据

找一下车辆各个运动状态 下的 加速度规律。

huangwaizi 发表于 2011-4-10 11:10:42

回复【14楼】3466756555
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mark

nirvanasyl 发表于 2011-11-4 11:09:09

MARK

FpvCamera 发表于 2011-11-11 23:19:48

mark

thxl_kis 发表于 2012-3-5 21:54:08

请问feng_matrix大吓
可否说一下六轴或九轴空鼠的算法或思路
谢谢

xiaoshidu 发表于 2012-5-16 01:41:59

图片很直观，学习了

liaojizhe_ 发表于 2012-7-26 21:30:36

赞，mark！

136420962 发表于 2012-7-27 14:41:49

赞，mark！
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