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: 2 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
  • 结婚纪念日心情说说句句感动人心 结婚的纪念日的说说

    今天来聊聊一篇关于结婚纪念日心情说说句句感动人心的文章,现在就为大家来简单介绍下结婚纪念日心情说说句句感动人心,希望对各位小伙伴们有所帮助。没有你的我就像迷失了航线,此生请让我与你相伴永远。如果爱是一种牵绊,请把它变成呵护。

  • 插座带开关好吗(增加用电小知识)

    插座带开关好吗?下面更多详细答案一起来看看吧!

  • 与山有关的诗句(描写山的诗句)

    ____杜甫《望岳》不识庐山真面目,只缘身在此山中。____苏轼《题西林壁》庐山烟雨浙江潮,未至千般恨不消。____苏轼《庐山烟雨浙江潮》人间万事,毫发常重泰山轻。____杜甫《望岳》造化钟神秀,阴阳割昏晓。____白居易《放言五首·其五》灵山多秀色,空水共氤氲。____张九龄《湖口望庐山瀑布泉/湖口望庐山瀑布水》庐山秀出南斗傍,屏风九叠云锦张。____李白《庐山谣寄卢侍御虚舟》泰山嵯峨夏云在,疑是白波涨东海。

  • 犯罪心理第十五季是最后一季么(犯罪心理14季开播预定)

    AaronHotchnerBAU小组主管,为人认真负责,公正不阿。他和Gideon配合,率领团队破获了众多离奇案件。Garcia的父母在她18岁时在交通事故中去世,她从此沉迷于电脑,并且由于黑客技术高超被招入FBI中。BAU的每个案件都离不开Garcia高超的信息查询与检索技术能力。GideonBAU首席资深侧写师,与Rossi同为BAU元老级人物,是整个BAU小组的核心。作为小组长者,他给予小组其他成员了足够的关爱与帮助。第二季后离开了BAU,于第十季第13集中被数十年前未破案的凶手谋杀。

  • 怀孕可以吃茼蒿菜吗(怀孕能否吃茼蒿菜)

    怀孕可以吃茼蒿菜吗怀孕可以吃茼蒿菜。茼蒿中含有丰富的维生素A和叶酸,对于孕妇非常重要,更是胎儿健康发育不可缺少的,孕妇平时适量吃茼蒿可以更好的养胎。孕期要多吃蔬菜,而茼蒿是一种富含营养的蔬菜,孕妇可以常吃。茼蒿在古代为宫廷佳肴,它又有皇帝菜的美誉。茼蒿适宜与荤菜同时食用,此外凉拌和炒菜都是不错的吃法。

  • 清蒸大闸蟹蒸多久(清蒸大闸蟹蒸多久最佳时间)

    清蒸大闸蟹蒸几分钟大闸蟹的清蒸时间长短与螃蟹大小、火候等密切相关。存放的熟螃蟹极易被细菌侵入而污染,一般来讲,存放超过5天的大闸蟹就不宜再食用。大闸蟹隔夜保存的危害大闸蟹煮熟以后最好当天吃完,不要保存。因为蟹黄熟了之后很容易变质,大闸蟹的蟹肉含水分子较多长时间的放置会导致水分流失,从而丧失大闸蟹本身的美味。而且,煮熟之后的大闸蟹再次保存会导致口感降低。

  • 2020南京秦淮区初中电脑派位和学位派定计划(公办+民办)

    具有秦淮区户籍的应届小学毕业生,在秦淮区内小学就读的由各小学组织填报电脑派位志愿;跨区就读的到秦淮区教师发展中心填报电脑派位志愿。

  • 深度系统deepin好用么(深度操作系统deepin20.4)

    浏览器升级了,右上角多了个小按钮,这就是“藏宝箱”。支持收藏网页、图片、文字、链接在传统收藏夹可收藏网页的基础功能上,藏宝箱还能支持收藏图片、文字、链接信息。目前藏宝箱界面悬浮在网页上方,会遮挡页面的部分内容,后期会将其放到页面的右侧,将原有的网页内容向左侧进行挤压,并增加藏宝箱入口隐藏或显示的设置配置项。

  • 香港牛皮手工包品牌(港产皮包品牌热销全球)

    香港皮包品牌OraEra香港皮包品牌OraEra在香港土生土长的设计师邓颖恩自14岁起便与好友陈少欣首度创业,从韩国选购时尚精品,再在香港线上平台出售,并把产品转售至澳大利亚。展望未来,OraEra第二季设计即将上市,并计划稍后推出与皮包相配的鞋履,丰富产品线,以吸引更多网上平台或精品百货公司合作。邓颖恩期望,有一天能够成为代表香港的国际品牌。

  • 淄博原山国家森林公园景区介绍(淄博原山公园的景点)

    下设禹王山景区、如月湖景区、白石洞景区近100处景点。也是是淄博市市唯一一家国家级森林公园。2012年,国宝大熊猫“双儿”、“珍大”历史上首次落户淄博,先后入住如月湖湿地公园,广大淄博市民不出家门便可以欣赏到憨态可掬的大熊猫。