Magnétomètre dans l'espace
Vous voyez, j'ai récemment acheté un magnétomètre pour expérimenter avec arduino, je veux commencer à construire un petit ordinateur à mouche pour un cubesat (ce cubesat a un moteur ionique, donc, une poussée). Je commence à lire l'azimut du magnétomentre et tout allait bien, ma question est: à quoi sert un magnétomètre dans les ordinateurs de vol? est pour détecter le Nord comme une boussole ou simplement pour détecter le mouvement de l'axe X ?, et: un magnétomètre fonctionne-t-il égal dans l'espace comme dans la terre? je pense que non, bcs utilise le champ magnétique de la terre pour détecter, non? J'achète aussi un accéléromètre + gyroscope pour savoir comment détecter le reste de l'axe de mouvement et de vitesse. C'est pourquoi je trouve juste cette utilisation sur le Magnetomenter.
Merci pour toute aide ou document.
Réponses
Je ne suis pas un expert en la matière, mais je pense que c'est juste dans la mesure où cela disparaît. Votre question concerne l'utilisation d'un magnétomètre dans l'espace avec des capteurs et des algorithmes de style Arduino, je peux donc vous fournir quelques liens qui seront utiles.
Sur Terre, dans une zone locale comme une pièce jusqu'à un rayon de vol d'un kilomètre, les gens essaient d'utiliser des magnétomètres pour aider à établir une ligne de base pour leur algorithme qui utilise des signaux gyroscopiques pour déterminer la direction.
Un flux de signaux provenant d'un gyroscope peut vous indiquer que vous avez tourné d'environ 20 degrés ccw au cours des 5 dernières secondes, mais "20 degrés à partir de quoi?" est la question. La réponse est "D'où vous pointiez il y a cinq secondes." Tant que vous pilotez uniquement des gyroscopes, vous devez continuer à ajouter chaque modification à la liste des modifications précédentes pour voir où vous pointez maintenant.
Les gyroscopes ont toujours des erreurs et des décalages, ils peuvent penser qu'ils tournent alors qu'ils ne le sont pas, peuvent être non linéaires et peuvent mal mélanger les rotations dans différents axes ou interpréter mal les accélérations comme des rotations, en particulier celles que nous utilisons avec des projets de loisirs.
Les gens se tournent donc vers notre amie la Terre et son champ magnétique stable car elle tend à pointer localement dans une direction fixe.
Lorsque les erreurs gyroscopiques accumulées commencent à trop s'écarter de la direction de la boussole, l'attitude est combinée avec ou réinitialisée aux informations de la boussole du mieux que l'on peut deviner. Chaque algorithme est différent.
Le problème est que la boussole ne peut rien vous dire sur la rotation autour de la direction du champ magnétique, qui, aux latitudes moyennes, pointe en diagonale hors du sol.
- Comment les aiguilles de boussole simples restent-elles de niveau au lieu de scier à la vue avec trempette magnétique? Sont-ils plats même près des poteaux?
Heureusement, notre amie la Terre nous offre également un deuxième champ stable, la gravité! 1 Nous pouvons utiliser l'axe du champ magnétique local et l'axe du champ gravitationnel local pour construire un cadre fixe non rotatif.
Problèmes:
Tout matériau ferromagnétique comme le fer dans le sol ou les roches ou les bâtiments (par exemple les barres d'armature en béton armé) déformera le champ magnétique local.
- Y a-t-il un «objet submergé» en Australie qui provoque une déviation magnétique de 20 degrés?
Et la Terre joue aussi à des jeux avec son champ magnétique!
- Une tempête géomagnétique dévie-t-elle visiblement une boussole?
- Quelle est la nature de «l'impulsion géomagnétique inattendue qui a eu lieu sous l'Amérique du Sud en 2016»?
comme les autres planètes!
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- Maintenant, Mars vibre 3 fois par nuit dans les UV, est-ce que quelqu'un peut expliquer ces ondes en termes simples? Ces ondes se produisent-elles sur Terre?
Les modules de boussole de passe-temps ou de téléphone portable à faible coût ne sont pas optimaux:
- Pourquoi les puces de boussole dans les téléphones portables nécessitent-elles un étalonnage fréquent?
- Comment la fonction de démagnétisation de la puce de boussole numérique à 3 axes HMC5883L est-elle correctement utilisée?
Tout comme les accéléromètres:
- MPU6050 bruit d'accélération / gyroscope qui se comporte étrangement - qu'est-ce qui pourrait faire cela?
- Lacet de l'accéléromètre? Non! Alors, que signifient ces équations? leçon apprise: ne croyez pas tout ce que vous lisez dans les blogs des gens; faites confiance, mais vérifiez (alerte mal nommée!)
Plus de fond:
La mise en œuvre de gyroscopes (parfois avec des accéléromètres) pour le pointage absolu est parfois appelée gyrocompas.
- Comment Curiosity sait-il pointer et déplacer son antenne à gain élevé en temps réel?
- Qu'est-ce qu'un gyrocompas et comment peut-il être utilisé par un rover planétaire?
- Existe-t-il d'autres types de boussole que la boussole magnétique ordinaire et le gyrocompas?
Le grand vol implique souvent l'incorporation de plusieurs flux différents de données provenant de sources très différentes. La détection de mouvement et la reconnaissance des crépitement des systèmes de vision sont utilisées par les insectes et les oiseaux et certains algorithmes de vol de drone, radar (radio ou acoustique) doppler (radio, audio), scanners laser pour la cartographie de terrain peuvent et ont tous également être explorés au niveau des loisirs. ainsi que.
- Par exemple, quelles sont les longueurs d'onde les plus couramment utilisées dans les scanners laser et les systèmes LIDAR?
1 note ajoutée en preuve; "vers le bas" de la gravité n'est pas disponible pour ceux en orbite!
Le magnétomètre en cubesats est utilisé dans la détermination d'attitude, en général pour la mesure du vecteur de champ magnétique terrestre local. Pour mettre en œuvre l'algorithme de détermination d'attitude le plus basique (TRIAD), vous aurez besoin de 4 vecteurs, liés à deux grandeurs physiques (généralement le champ magnétique et la position du soleil), deux d'entre eux observés avec des capteurs et les deux autres en référence à la propagation de l'orbite 1 .
Le vecteur soleil de référence est facilement archivé en estimant la position solaire d'une orbite donnée. La référence de vecteur magnétique vous avez besoin des informations d'orbite et d'un modèle magnétique terrestre (comme le modèle magnétique mondial-WMM ou le champ de référence géomagnétique international - IGRF).
1 Pour la détermination de l'attitude, il faut essentiellement trouver un opérateur de rotation (une matrice cosinus par exemple) à appliquer sur le système de coordonnées fixé sur le corps du satellite pour atteindre un système de référence inertiel donné (par exemple ECI - Earth-Centered Inertia). Avec un vecteur décrit (composants) sur les deux systèmes de coordonnées ("observer le vecteur" dans le corps du satellite et un "vecteur de référence" dans le système référentiel), vous pouvez déterminer l'opérateur de rotation, mais avec quelques ambiguïtés. Vous pouvez travailler avec deux vecteurs décrits dans les deux systèmes (deux obs et deux ref) vous pouvez résoudre ces ambiguïtés