Làm thế nào chính xác tôi có thể nhận được với Gia tốc kế và Con quay hồi chuyển

Tôi muốn xây dựng một dự án nhỏ để theo dõi một vị trí đối tượng trong không gian. Đối với điều này, tôi dự định sử dụng một gia tốc kế và một con quay hồi chuyển.

Vấn đề là tôi muốn theo dõi này rất chính xác và tôi đã không thể tìm ra mức độ chính xác mà bạn thực sự có thể nhận được (với một số tiền khá lớn). Chúng ta đang nói 1 centimet, hay centimet / 1000?

Sự kết hợp cụ thể mà tôi đang tìm mua là từ SparkFun: IMU Fusion Board - ADXL345 & IMU3000 Nhưng tôi quan tâm hơn đến câu trả lời chung, vì tôi có thể đi với các kết hợp khác. Có lẽ chỉ là một hướng dẫn chung về cách xác định nó từ thông số kỹ thuật.

Như Rocketmagnet đã đề cập, lỗi của bạn sẽ tăng theo thời gian. Mô hình lỗi thường được sử dụng trong điều hướng quán tính là sự tăng trưởng theo cấp số nhân.

Để giảm thiểu điều này, bạn phải cung cấp các cập nhật bên ngoài. Cơ chế thường được sử dụng là Bộ lọc Kalman. Các cảm biến quán tính cung cấp cập nhật tốc độ cao rất tốt. Nguồn bên ngoài của bạn cung cấp các bản cập nhật ổn định ít chính xác hơn nhưng lâu dài với tốc độ thấp hơn (thường là một cái gì đó như GPS). Cả hai kết hợp để cung cấp cho bạn một giải pháp kết hợp tốt. Không phải tất cả các hệ thống đều sử dụng GPS làm nguồn cập nhật. Chẳng hạn, IR imager ở mặt trước của điều khiển Nintendo Wii cung cấp nguồn của các bản cập nhật này.

Tôi sẽ cho bạn một ví dụ về chi phí không phải là yếu tố phụ. Tôi xây dựng các hệ thống để khảo sát trên không sử dụng các hệ thống quán tính có giá hơn 100.000 Euro. Với các hệ thống này và máy thu GPS trắc địa cao cấp, tôi có thể xác định vị trí của IMU đến âm lượng 2 "cả ngày khi vùng phủ sóng GPS tốt. Trong trường hợp không có cập nhật GPS (hẻm núi, đường hầm, v.v.) 60 giây chúng ta có biên độ lỗi khoảng 10cm. Các hệ thống có mức hiệu suất này thường là hàng hóa được kiểm soát bởi ITAR vì chúng là thiết bị cấp vũ khí.

Các hệ thống quán tính MEMS chất lượng thấp hơn được sử dụng cả ngày trong các ứng dụng ít đòi hỏi hơn, mang lại vị trí và thái độ của đồng hồ đo mét. Các hệ thống chất lượng thấp hơn này vẫn sử dụng cùng cơ chế Lọc Kalman. Nhược điểm thực sự của các đơn vị chi phí thấp hơn này là lỗi trôi dạt của bạn sẽ phát triển với tốc độ nhanh hơn nhiều.

Biên tập:

Để trả lời câu hỏi của bạn về những gì quan trọng cần tìm trong IMU. Có một vài điều bạn muốn xem xét. Đầu tiên là sự ổn định nhiệt độ. Một số cảm biến MEMS sẽ có đầu ra thay đổi tới 10% trong phạm vi nhiệt độ. Đây có thể không quan trọng nếu bạn ở nhiệt độ không đổi trong khi hoạt động.

Điều tiếp theo cần xem xét là mật độ phổ nhiễu con quay hồi chuyển. Rõ ràng lượng tiếng ồn càng thấp càng tốt. Liên kết sau đây cung cấp tài liệu về cách lấy từ mật độ nhiễu phổ đến độ lệch (tính theo độ trên mỗi đơn vị thời gian). http://www.xbow.com/pdf/AngleRandomWalkAppNote.pdf

Để tăng tốc, bạn muốn xem xét độ nhạy và độ lệch ngoài tiếng ồn. Mức độ tiếng ồn sẽ cho bạn ý tưởng về việc bạn sẽ tích hợp lỗi nhanh như thế nào.

Độ chính xác bạn nhận được phụ thuộc vào thời gian. Bạn sử dụng nó càng lâu, lỗi sẽ càng tăng. Trong một thời gian ngắn (vài giây), độ chính xác có thể khá tốt, dưới 1mm. Tuy nhiên, vì IMU không có tham chiếu vị trí cố định, các lỗi tích hợp sẽ xuất hiện và cuối cùng bạn sẽ bị phân tích cú pháp và di chuyển với tốc độ ánh sáng.

Để có độ chính xác xoay tốt, bạn có thể thêm la bàn 3 trục. Để có được vị trí chính xác tốt, bạn cần một số loại tham chiếu vị trí. Chính xác thì điều này phụ thuộc vào việc bạn muốn thiết bị di chuyển bao xa.

Nếu bạn chỉ muốn đi một mét hoặc hơn, tôi khuyên bạn nên quên IMU và sử dụng một trcker từ tính như miniBIRD .

Đối với một khoảng cách dài hơn, bạn có thể sử dụng GPS.