高考考试网
当前位置: 首页 高考资讯

电生磁知识点讲解(飞控相关的地磁知识小结)

时间:2023-06-30 作者: 小编 阅读量: 3 栏目名: 高考资讯

地磁计主要是根据地磁向量,求出飞行器与磁北的夹角。根据手册,一般会提供如何配置,并转换成高斯单位。需要用到加速度计校准飞行器的水平误差,补偿倾斜角度。一般将地磁干扰分成两种,一种是硬磁干扰,另一种是软磁干扰。通常是在使用前进行校准。答案是否定的,在某些极端情况下,地磁的干扰不能完全通过校准进行消除。因此会造成yaw不够精确,保证飞行的直线,这个要求在植保机尤为重要。

1、飞控里面的地磁计的作用?

飞控里的传感器单元,最重要的是IMU,这里一般是泛指,准确的说法是AHRS(姿态航向参考系统),前面有提到过,加速度计和陀螺仪能准确估计出飞行器的roll和pitch,然而yaw是不能通过这两个准确得到的,这里就需要地磁计了。地磁计主要是根据地磁向量,求出飞行器与磁北的夹角。

2、地磁计的原始数据?

姿态解算算法运行前,飞控驱动层要能准确获取地磁计的数据,然而如何判定数据的有效性呢?

根据手册,一般会提供如何配置,并转换成高斯单位。判定数据的方法就是当模块指向正北的时候,x/y轴的数据正向最大,指南的时候,为负值最大。而且一般地球磁场(忽略干扰的话)数值很小,大约只有0.5高斯。

3、计算yaw需要加速度计吗?

需要用到加速度计校准飞行器的水平误差,补偿倾斜角度。

4、磁偏角?

姿态解算的时候,如要得到精确的yaw,则需要考虑磁偏角,这是什么?

因为基于磁北方向的航向角与真北方向的航向角是有差异的,也就是磁北和真北存在角度偏差,而我们姿态解算是靠磁北来算与真北的角度,所以要补偿这个夹角,这个就是磁偏角,因为地磁是会随着时间、地点变化而变化,所以磁偏角也不是一个固定值。

当然,一般这个角度不是很大的值,大约在5度左右,精度要求高的话可以补偿。

5、如何计算磁偏角?

可以根据GPS得到当前飞行器的经纬度,通过经纬度去计算磁偏角,相应的计算参看开源飞控PX4代码。

6、地磁干扰?

由于地磁磁场太过微弱,只有0.5高斯,所以很容易受到外界干扰,数据变化较大。

一般将地磁干扰分成两种,一种是硬磁干扰,另一种是软磁干扰。

硬磁干扰:认为是飞行器上被磁化的物质所产生的,一般干扰是一个固定值,不随着航向的变化而变化;

软磁干扰:认为是地磁磁场与飞行器周围的磁化物质相互作用而产生的,这个干扰数值通常不是一个固定值,与航向有关。

7、地磁校准?

那如何去除干扰?通常是在使用前进行校准。

一般方法就是将飞行器按特定角度进行转动,得到不同姿态下的磁场强度值,通过对测量值进行分析来校准,主要用来纠正零偏。

8、校准方法的区别?

校准地磁的算法,常见的有最小二乘拟合椭球、求取零点偏移等方法。

9、不校准的影响?

Mag如果不进行校准,而原始数据的零点偏移很大的时候,这时候计算yaw会有很大的误差。

10、如何判定是否需要校准?

为什么到一个新地方就需要校准?

不同的地理环境,会让地磁数据发生变化,即零偏会发生变化,所以一般在新的地理环境下都需要进行校准。

a)看mag的原始数据值,旋转一圈,最大最小值得到的零点是否偏离0很大;

b)又或者通过yaw进行判定,飞行过程中,飞行器往前飞行(只打pitch杆),是否飞的很直;c)地面实时看yaw,每次旋转90度,转一圈,看每次yaw的收敛情况和收敛方向,如最终收敛的角度与旋转的90度较大误差,则需要进行校准。

11、地磁校准能解决一切问题吗?

答案是否定的,在某些极端情况下,地磁的干扰不能完全通过校准进行消除。

简单来说,比如外界的干扰造成地磁向量出现偏差,所以这时候通过这个有偏差的地磁向量作为参考去校准,所得到的值也是不正确的,校准只能解决数据偏移问题,不能解决干扰问题。因此会造成yaw不够精确,保证飞行的直线,这个要求在植保机尤为重要。出现这种情况下,只能通过其他办法进行补偿,比如加入GPS数据,这里笔者提供一个思路,前飞时,获取gps的heading_2d信息,即飞行器前进的角度,如果不是直线飞行,yaw有误差,则两者之间会有误差,将该误差进入解算中进行补偿,可得到较为准确的yaw(注:该方法只适用于飞行速度较快的情况下)。

12、地磁如何作用姿态解算?

举两个常见的例子说明:

a)mahony算法中,地磁校正的原理是,将参考坐标系(NED系)中的地磁向量作为参考,认为是(bx,0,bz)’,因为前面讲过,地磁向量指向正北是,水平的x/y轴,值最大。所以飞行器的地磁在机体系下的测量值(mx,my,mz)’,经过矩阵转换,得到参考坐标系下的值(hx,hy,hz)’,与参考向量相比,水平上的地磁向量值,肯定是相同的(不管坐标系如何变化),即bx2= hx2 hy2,再将其转换到机体坐标系,得到的向量与测量向量(mx,my,mz)’求误差,这个误差就认为是yaw的误差角度,对其做PI修正。

注意,这里的z轴可以不考虑,即假定参考向量是(bx,0,0)’,参考坐标系的测量值为(hx,hy,0)’,这种方法的好处是mag数据只会影响到yaw的计算,而不会与roll、pitch耦合。

b)PX4的attitude_estimator_q中,本质与mahony算法一样,不过形式上地磁的部分处理有些不一样。

将地磁的测量值转换到参考坐标系(NED系)下后,通过atan(y/x)来得到yaw,不管角度是否正确,假定为有误差的,水平认为是没有误差的,形成(0,0,mag_err)向量,再转换到机体坐标系,乘以一个校正的参数,作为补偿加入到解算中。(来源网络)

    推荐阅读
  • 物流查询哪个软件最准(使用电脑查询物流)

    查询物流已经成为人们使用物流环节中比不少的一部分,可见人们对于物流的查询是十分看重,查询物流的方式有多种,今天小编分享如何使用——快递批量查询高手完成操作。运行软件“快递批量查询高手”单击“添加单号”功能。单号一行一个排序,不要乱行错行,并保存单号。进度条滚动说明正在查询物流信息,查询到的信息跟官网是同步的。物流查询完成,所有信息一一显示着,很方便。

  • 昆明暴雨绿化浇水(昆明冻伤树木拯救)

    昨天,昆明市五华区绿化处通报今年年初以来受冻树木的情况,并部署“拯救”冻伤树木的行为,希望市民在街上遇到清理树木时,多些理解。冻伤小叶榕是重灾区1月底,寒潮来临前,五华区绿化处对辖区绿化苗木采取了一系列防寒抗冻措施,但绿化苗木遭受冻害仍是近年来最严重的一次。目前,五华区绿化处工作人员重点开展的工作是修剪更换冻死冻伤苗木,预计到六七月份才能全部完成。

  • 耐克鞋的气垫如果漏了怎么办 耐克内置气垫鞋底漏气怎么办

    2、可采取以下方法:用输液的头皮针扎入鞋内,选取适当的位置,再用20毫升注射器充气,根据自己的鞋充,最后用1毫升注射器注入约0.5毫升的胶水,保持一小时后剪掉外露部分,最后在针头处滴一滴胶水即可。

  • 耐热耐寒的几款月季(适合在广东种植的几款耐热月季)

    红双喜浓香大花,问世已经40多年了,几乎拿遍了月季花界的园艺奖项,最美奖、最香奖、最受欢迎奖等等。摩纳哥公爵非常皮实好养护,适合新手栽种。相对来说,公爵比红双喜更耐晒一些。11双人芭蕾作为切花月季品种,除了颜色鲜艳,由玫红渐变到紫色,还有温和的香味,抗病和抗虫害能力强,生长快速。12温柔珊瑚心的花色花型都比较迷人,是很受欢迎的一款切花月季,也是比较容易开爆的一个品种。

  • 茶叶立夏可以种吗(冬天可以种茶叶吗)

    尤其是夏末,要彻底地进行一次除草工作,防止秋季杂草和茶树争夺营养。同时打碎土块,疏松土壤,使其通气、透水,提高积蓄和供给水肥的能力,加速土壤熟化,形成松软肥沃的耕作层,促进茶树早生快发,提高夏秋茶的产量。

  • 不加思索的意思(不加思索怎么造句)

    伏尔泰书读的越多而不加思索,你就会觉得你知道得很多;但当你读书而思考越多的时候,你就会清楚地看到你知道得很少。伏尔泰看到同学们七拼八凑地为灾区捐款,我也不加思索地投放了自己的零花钱给灾区。现在有一种风气不好,就是喜欢听小道消息,并且不加思索的传播这些消息,以致往往以讹传讹,无事生非。这些教条通过教育体系代代相传:学生不加思索的搬用公式,毫不怀疑。

  • 蹂躏怎么读(词语蹂躏怎么读)

    跟着小编一起来看一看吧!蹂躏怎么读蹂躏是一个汉语词汇,拼音是róulìn。比喻用暴力欺压、践踏。

  • 崯怎么读(崯如何读)

    下面希望有你要的答案,我们一起来看看吧!崯怎么读崯,中国汉字,同“崟”。释义为高耸,高峻。《说文》山之岑崟也。凡地高险者曰崟。《杜甫·上後园山脚诗》挽葛上崎崟。又《张衡·思玄赋》慕历阪之嶔崟。

  • 成熟稳重的男生网名有哪些(成熟稳重的男生网名推荐)

    成熟稳重的男生网名有哪些?忘掉悲伤放下所有痛,我来为大家科普一下关于成熟稳重的男生网名有哪些?下面希望有你要的答案,我们一起来看看吧!