Neigung eines Segelfliegers

[freak2k]

Hallo,

ich möchte in ein Segelflugzeug eine Art künstlichen Horizont einbauen, der mir ständig die Neigung in Quer und Längsachse gibt.

Ich habe schon ein Menge diesbezüglich gelesen.
Überall wird gesagt, dass Gyroskope mit der zeit abdriften, es also zu Messungenauigkeiten kommt.

Ich habe diesen Post gefunden:
https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?p=154912
Das sieht aus, als würde es das machen, was ich will.

Wo finde ich genauere Information zu diesem Thema?
Was brauch ich, um die Neigungen über einen längeren Zeitraum stabil zu messen?
Ich bin für jede hilfe dankebar.

Dirk

[the_playstat]

Nimm einen 3D-Beschleunigungsmesser. Den kann man auch gut als Neigungsmesser benutzen. Funktioniert bei meinem Lego nxt sehr gut.
Z.B. einen Balancebot. :)

[Crazy Harry]

ein beschleunigungungssensor alleine geht nur, wenn dein "objekt" steht. bei einem objekt in bewegung treten in schräglage u.a. auch zentrifugalkräfte auf und das ist dann ohne gyro nicht mehr machbar.

[the_playstat]

Nimm doch beide Sensoren.

[freak2k]

Genau diese Hinweise lese ich überall.
Aber hat mal jemand konkrete Informationen dazu?

[Murdoc_mm]

Hi,

@freak2k ich hab genau das gleiche Problem wie du. Also du bist nicht allein.

Vielleicht hilft dir dieser Thread etwas weiter: https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=35143
oder:
https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=36199

So richtig kommt in da zwar auch nicht raus wie mans macht aber etwas helfen tut er schon. \:D/

Gruß

Edit: Oha, ich hab erst den falschen Thread verlinkt, sorry.
Der erste ist jetzt der den ich meinte.

[Nosnibor]

Eine Möglichkeit wäre noch, sich für den künstlichen Horizont am natürlichen zu orientieren wie hier (http://paparazzi.enac.fr/wiki/index.php/Infrared_Sensors) beschrieben. 6 Infrarotsensoren (die auf thermisches Infrarot reagieren, d.h. praktisch die durchschnittliche Temperatur ihres Sichtbereiches messen) blicken nach vorne, hinten, oben, unten, rechts und links. Wenn man davon ausgehen kann, daß der Himmel oben, die Erde unten und der Horizont einigermaßen flach ist, kann man damit ausrechnen, wie weit und in welche Richtung man von der Horizontalen abweicht.

[oberallgeier]

... Überall wird gesagt, dass Gyroskope mit der zeit abdriften ...Ich dachte, die Dauerflug-Weltrekorde wurden schon in den 50er Jahren eingestellt ! ? :-k Wie lange willst denn DU in der luft bleiben? Na ja, und ein Ziel- Rück entlang der Anden ist ja auch schon gemacht. Ich sehe nicht wirklich den Hintergrund - ausser etwas selber zu machen.

[Besserwessi]

Ohne Gyroskop wird das nicht gehen. Zumindest für kürzere Zeiten kann man die schwerkraft nicht benutzten, denn wenn man zum Beispiel eine Fallparabel fliegt, hat man kruzzeitig schwerrelosigkeit und kann daher allein aus der Beschleunigung keine Richtung mehr erkennen. Mit ist klar, das das für einen Segelflieger kein so realistischen Beispiel ist, aber es zeigt anschaulich das die Beschleunigung alleine nicht reicht.
Man könnte eventuell die Beschleunigung über längere Zeit benutzten um der Langzeit Drift der Gyros entgegenzuwirken. Der oder die Gyroskope müßten dann nur über kürzer Zeit die Richtung halten. Das ganze gut zu kombinieren ist bestimmt recht aufwendig. Ohne wirklich gute, dirftarme gyroskope wird das schwierig.

Die Methode mit den IR sensoren kann unter ungünstigen bedingungen (tiefstehende sonne, teilweise bewölkt) schiefgehen.

[Murdoc_mm]

Man könnte eventuell die Beschleunigung über längere Zeit benutzten um der Langzeit Drift der Gyros entgegenzuwirken. Der oder die Gyroskope müßten dann nur über kürzer Zeit die Richtung halten.

Das ist doch endlich mal ne Aussage die mir weiterhilft.

Die Lage über die Beschleunigungsmesser zu ermitteln ist recht einfach (man rechnet die Werte der Achsen geometrisch zusammen, setzt das Resultat am mittelpunkt des Beschleunigungsmessers an und zieht einen gedachten Strich vom Mittelpunkt zu den errechneten Punkt --> dieser Strich zeigt genau nach unten ; funzt aber bloß bei Stillstand oder gleichbleibender Bewegung, nicht wenn in irgendeine Richtung beschleunigt/gebremst wird).

Mit den Gyros kann man bloß feststellen wieviel Grad man sich in welcher Zeit bewegt hat oder?


Das ganze gut zu kombinieren ist bestimmt recht aufwendig. Ohne wirklich gute, dirftarme gyroskope wird das schwierig.

Das ist glaube ich der immer angesprochene Kalman-filter.

Welcher Wert gibt den den Drift von Gyros an? Unter was muss ich da suchen?

Gruß

[Besserwessi]

Der kalman-filter sollte mehr zur Unterdrückung von höherfrequenten dienen.
Die mittelung über die Beschleunigungssensoren sollte etwas komplizierter gehen. Ich habe da noch nichts drüber gelesen, sondern habe das nur aus meinem Verständnis als Physiker:
Mit Hilfe der Gyros werden die Beschleunigungswerte alle auf die gleichen feste Ausrichtung zu einem zu wählenden Zeitpunkt berechnet. Diese so korrigierten beschleunigungen werden dann über einen Längeren Zeitrau, von z.B. 5 minuten gemmittelt. Wenn man eine grobe Idee von der Geschwindigkeit hat sollte man auch noch den unterschied zwischen der Geschwindigkeiten (als vektor!) am Anfang und Ende der Zeit dazunehmen. Beim Flugzeug kann man ja immerhin annehmen das die Geschwindigkeit nach vorne gerichtet ist.
Die Beschleunigungen auf Grund von nicht gleichmäßiger Bewegung sollten gerade die Änderung der Geschwindigkeit entsprechen. Wenn der Zeitraum lange genug ist sollte im wesenlichen die Erdbeschleunigung übrig bleiben. Der Witz bei der Methode ist halt, das man sich nicht Minutenlang im freien Fall befinden kann, sondern im mittel nur wenig sinkt oder fällt.
Der Wert für die Drift der Gyros sollte als Drift, Nullrate oder Untergrund angegeben sein. Wichtig sind auch die Temperaturabhängigkeit oder sonstige Einflüsse (z.B. Luftdruck) auf den Nullpunkt. Ohne einen Gyro der wenigstens einige Minuten überbrücken kann, braucht man aber wohl kaum anfangen. Das heißt die Drift sollte nach Abgleich unter etwa 0.1 Grad pro Sekunde liegen, sonst wird das mit der Nachführung schon recht kompliziert.

[fumir]

also ich finds mutig in ein flugzeug selbstgebastelte instrumente einzubauen :-)

ich glaube ich würde da doch eher die ca tausend euro für ein fertiges geprüftes instrument ausgeben.

aber wenn schon selberbasteln, dann würd ich mir das mit den infrarotsensoren anschauen.
das sieht doch sehr vernünftig aus, und ist vermutlich wesentlich einfacher nachzubauen als eine kreiselbasierte lösung.

hier gabs schon mal nen thread zum thema neigungsbestimmung mit gyro/beschleunigungssensor. jemand der dem anschein nach etwas davon verstand, hat dort versichert, dass es alles andere als einfach ist, das vernünftig/genau hinzubekommen. das würde mich doch ziemlich abschrecken für ne anwendung beim fliegen.

[oberallgeier]

... mutig in ein flugzeug selbstgebastelte instrumente einzubauen ...Weisst Du, fumir, die meisten hier sind doch VFR Flieger (V isual F light R ules - Sichtflugbedingungen) - und da kann man zur Not den eigenen "Horizont" -- das ist ein Ding mit zwei hochqualitiativen, optisches Sensoren und einer extrem komplexen Auswerteeinheit -- benutzen. Aber wer VIEL und gerne schaukelt, sprich, wer Kunstflug macht, der richtet sich nicht unbedingt nach solchen Instrumenten.

Und wenn ein VFR Pilot mal in IMC (Instrumental Meteorological Conditions) einfliegt, wenn er also das Instrument tatsächlich und lebensnotwendig braucht, dann hat er im Durchschnitt, nach einem sehr interessanten Bericht, der zahlreiche Unfälle ausgewertet hat, eine verbleibende Lebenserwartung von 180 sec.

Ein IFR Pilot (Instrumental Flight Rules) dagegen - das sind eigentlich alle Berufspiloten - der braucht allerdings immer wieder solche Instrumente.

[fumir]

na das ist doch ne weitere motivation ein optisches system zu entwickeln :-)

180 sec sind wirklich nicht viel. dann wünsch ich dir mal allzeit gutes wetter!