Яку точність я можу отримати за допомогою акселерометра та гіроскопа

Я хочу створити невеликий проект для відстеження положення об’єктів у просторі. Для цього я маю намір скористатися акселерометром і гіроскопом.

Проблема полягає в тому, що я хочу, щоб це відстеження було дуже точним, і я не зміг зрозуміти, наскільки точним ви можете насправді отримати (за неабияку суму грошей). Ми говоримо 1 сантиметр, або сантиметр / 1000?

Конкретна комбінація, яку я хочу придбати, - від SparkFun: IMU Fusion Board - ADXL345 та IMU3000, але мене більше цікавить загальна відповідь, як я міг би перейти з іншими комбінаціями. Можливо, просто загальне керівництво, як це визначити за специфікаціями.

Як згадував Rocketmagnet, ваша помилка зростатиме з часом. Модель помилок, яка зазвичай використовується в інерціальній навігації, є експоненціальним зростанням.

Щоб мінімізувати це, ви повинні надати зовнішні оновлення. Зазвичай механізм - це фільтр Кальмана. Інерційні датчики забезпечують дуже гарне оновлення високої швидкості. Ваше зовнішнє джерело забезпечує менш точні, але довгострокові стабільні оновлення з меншою швидкістю (як правило, щось на зразок GPS). Ці двоє комбінуються, щоб отримати хороше комбіноване рішення. Не всі системи використовують GPS як джерело оновлення. Наприклад, ІЧ-візуалізатор на передній панелі пульта Nintendo Wii забезпечує джерело цих оновлень.

Я наведу вам приклад вартості - це не фактор сторони речей. Я будую системи для повітряних зйомок, які використовують інерційні системи, які коштують 100 000+ євро. За допомогою цих систем та геодезичних GPS-приймачів високого класу я можу чітко визначити розташування IMU на 2 "обсяг протягом усього дня, коли покриття GPS хороше. За відсутності оновлень GPS (міські каньйони, тунелі тощо) після приблизно 60 секунд у нас є похибка приблизно 10 см. Системи з таким рівнем продуктивності, як правило, є товарами, що контролюються ІТАР, оскільки вони є пристроями класу зброї.

Інерційні системи MEMS більш низької якості використовуються цілий день у менш вимогливих програмах, що дають можливість розташування та розміщення рівня підмірного метра. Ці системи нижчої якості все ще використовують той же механізм фільтрації Кальмана. Справжнім недоліком цих одиниць нижчої вартості є те, що ваша помилка дрейфу зростатиме набагато швидшими темпами.

Редагувати:

Щоб відповісти на ваше запитання про те, що важливо шукати в IMU. Є кілька речей, які ви хочете подивитися. Перший - це стабільність температури. Деякі датчики MEMS матимуть вихідні показники, які змінюються на цілих 10% в діапазоні температур. Це може не мати значення, якщо ви знаходитесь при постійній температурі під час роботи.

Наступне, що слід врахувати, - спектральна щільність гіроскопа. Очевидно, що чим менше шум, тим краще. Наступне посилання надає документацію про те, як пройти від спектральної щільності шуму до дрейфу (у градусах за одиницю часу). http://www.xbow.com/pdf/AngleRandomWalkAppNote.pdf

Для прискорення ви хочете подивитися на чутливість та упередженість, крім шуму. Рівень шуму дасть вам уявлення про те, як швидко ви збираєтесь інтегрувати помилки.

Точність, яку ви отримаєте, залежить від часу. Чим довше ви його використовуєте, тим більше зростатиме помилка. За короткий час (пару секунд) точність може бути досить хорошою, менше 1 мм. Однак, оскільки в IMU немає фіксованої позиції, помилки інтеграції будуть повзати, і, зрештою, ви будете розбиратися і подорожувати зі швидкістю світла.

Щоб отримати хорошу точність обертання, можна додати 3-осевий компас. Для отримання хорошої точності позиції вам потрібна якась довідка про позицію. Саме це залежить від того, наскільки ви хочете, щоб пристрій пересунувся.

Якщо ви хочете лише подорожувати метр або близько того, рекомендую забути про IMU та використовувати магнітний трекер, як miniBIRD .

Для більшої відстані можна використовувати GPS.