Bewegungsmodell eines Modellschiffes

[damfino]

So schnelle Sensoren kenne ich jetzt nicht. Würde dazu aber einen Kompass (CMPS10) nehmen, ein paar absolute Werte können zur Korrektur einer Drift nicht schaden

LG!

[lord-maricek]

So schnelle Sensoren kenne ich jetzt nicht. Würde dazu aber einen Kompass (CMPS10) nehmen, ein paar absolute Werte können zur Korrektur einer Drift nicht schaden

LG!

Danke, werde mir den Kompass mal angucken. Der MPU6000 schafft Gyro 8kHz Output und 1kHz für den Acc.
Der ITG3200 gyro geht auch bis 8kHz, der Acc ADXL345 geht bis 3,2kHz. Kennt jemadn vielleicht noch besser?

Mfg
Philipp

[ranke]

Mir scheint die Sensorik nicht ausreichend um den gewünschten Effekt zu erzielen.
Beispielszenario:
Boot driftet (z.B. durch Wasserströmung) mit konstanter Geschwindigkeit.
Diese Drift ist weder mit einem Beschleunigungssensor Gyro oder Magnetometer meßbar. Eine Navigation oder das Halten eine Position ist so offenbar nicht machbar.

[lord-maricek]

Mir scheint die Sensorik nicht ausreichend um den gewünschten Effekt zu erzielen.
Beispielszenario:
Boot driftet (z.B. durch Wasserströmung) mit konstanter Geschwindigkeit.
Diese Drift ist weder mit einem Beschleunigungssensor Gyro oder Magnetometer meßbar. Eine Navigation oder das Halten eine Position ist so offenbar nicht machbar.

Dazu wollte ich die Beschleunigungswerte mit der Zeitmessung in Geschwindigkeiten errechnen und die Geschwindigkeit aufintegrieren, und wenn keine positive oder negative Beschleunigung auftritt, bleibt die Geschwindigkeit gleich. Das sollte zumindest theoretisch so machbar sein.

MfG
Philipp

[ranke]

Dazu wollte ich die Beschleunigungswerte mit der Zeitmessung in Geschwindigkeiten errechnen und die Geschwindigkeit aufintegrieren, und wenn keine positive oder negative Beschleunigung auftritt, bleibt die Geschwindigkeit gleich. Das sollte zumindest theoretisch so machbar sein.

Theoretisch ist das so machbar. In der Praxis ergeben sich Probleme durch die unvermeidlichen Meßfehler der Sensoren. Die zufälligen Fehler (Rauschen) lassen sich ganz gut wegmitteln, wenn man genügend häufig misst. Wesentlich unangenehmer (weil nicht korrigierbar) sind Fehler des Nullpunkts, der Linerarität usw., die bei Deinem Vorschlag über die Zeit integriert werden.
Nimmt man z.B. den ADXL 345 dann gibt das Datenblatt (Seite 4) eine Nullpunktabweichung (0g Offset) von +/- 150 mg für x und y Achse an. Das gibt einen inakzeptablen Messfehler von 0,15m/s nach einer Sekunde Meßzeit. Dieser Fehler wächst in jeder Sekunde um weitere 0,15 m/s. Damit hat man nach wenigen Sekunden Meßzeit schon einen Fehler in einem Geschwindigkeitsbereich, den das Schiff aus eigener Kraft gar nicht mehr fahren kann.

[lord-maricek]

Theoretisch ist das so machbar. In der Praxis ergeben sich Probleme durch die unvermeidlichen Meßfehler der Sensoren. Die zufälligen Fehler (Rauschen) lassen sich ganz gut wegmitteln, wenn man genügend häufig misst. Wesentlich unangenehmer (weil nicht korrigierbar) sind Fehler des Nullpunkts, der Linerarität usw., die bei Deinem Vorschlag über die Zeit integriert werden.
Nimmt man z.B. den ADXL 345 dann gibt das Datenblatt (Seite 4) eine Nullpunktabweichung (0g Offset) von +/- 150 mg für x und y Achse an. Das gibt einen inakzeptablen Messfehler von 0,15m/s nach einer Sekunde Meßzeit. Dieser Fehler wächst in jeder Sekunde um weitere 0,15 m/s. Damit hat man nach wenigen Sekunden Meßzeit schon einen Fehler in einem Geschwindigkeitsbereich, den das Schiff aus eigener Kraft gar nicht mehr fahren kann.

Naja, dann müssen wir wohl hoffen, dass sich der Messfehler alle 2 Sekunden selbst ausgleicht .
Ne aber jetzt mal ernst, mit nem Kalman Filter werden wir wohl schon etwas Fehler rausbekommen. Hat jemand eine gute Lektüre bezüglich Kalman Filter für Leute, die mit höherer Mathematik nochnicht soviel zu Tun hatten? Bin erst Gymnasium 10 Klasse.
Ansonsten könnte man auch noch versuchen einen Ausgleich mit den Gyros zu machen. Wenn sich das Schiff dreht, hat man ja auch verschiedene Drehraten an den Gyros, mit den Werten könnte man auch den Drehpunkt des Bootes berechnen und dann den Drehpunkt der Acc ausgleichen.
Oder einfach einen teureren, besseren Sensor.

MfG
Philipp

[ranke]

... mit nem Kalman Filter werden wir wohl schon etwas Fehler rausbekommen. Hat jemand eine gute Lektüre bezüglich Kalman Filter für Leute, die mit höherer Mathematik nochnicht soviel zu Tun hatten? Bin erst Gymnasium 10 Klasse.
Ansonsten könnte man auch noch versuchen einen Ausgleich mit den Gyros zu machen. Wenn sich das Schiff dreht, hat man ja auch verschiedene Drehraten an den Gyros, mit den Werten könnte man ...

Bei meinem Szenario oben bin ich extra davon ausgegangen, dass keine Drehung (abgesehen von der unvermeidlichen der Erdachse) auftritt. Da ist also auch nichts zu kompensieren mit Kalmanfilter und ähnlichen Tricks.
Was man noch zur Verbesserung des Outputs des Beschleunigungssensors machen kann, sind im wesentlichen 2 Dinge:
1. Man sorgt für Temperaturkonstanz am Sensor, also baut man ihn in ein Gehäuse ein, das man thermostatgesteuert beheizt und erlaubt der Elektronik auch eine angemessene Hochlaufzeit nach dem Einschalten (ca. 1/2 Stunde) bevor man die ersten Messungen vornimmt.
2. Man kalibriert den Sensor vor jeder Meßfahrt indem man das Schiff definiert einer Beschleunigung von ax=ay=Null aussetzt und den in dieser Situation gemittelten Meßwert als Null definiert.
Mit diesen beiden Maßnahmen sollte man den Nullpunktfehler des Sensors auf (geschätzt) 1% des maximalen im Datenblatt angegebenen Fehler bringen können. Das ist eine erhebliche Verbesserung (aber leider nicht genug für das Vorhaben).