Magnetometer di luar angkasa
Lihat, saya baru saja membeli magnetometer untuk bereksperimen dengan Arduino, saya ingin mulai membangun komputer lalat kecil untuk sebuah kubus (kubus ini memiliki mesin ion, jadi, punya daya dorong). Saya mulai membaca Azimuth dari magnetomenter dan semuanya baik-baik saja, pertanyaan saya adalah: Apa gunanya magnetometer di komputer lalat? adalah untuk mendeteksi Utara sebagai kompas atau hanya untuk mendeteksi pergerakan sumbu X ?, dan: sebuah Magnetometer bekerja sama di ruang angkasa seperti di bumi? saya rasa tidak, bcs menggunakan medan magnet bumi untuk mendeteksi, bukan? Saya membeli akselerometer + giroskop juga jadi saya tahu cara mendeteksi sisa sumbu gerak dan kecepatan. Itulah mengapa saya hanya menemukan penggunaan itu di Magnetomenter.
Terima kasih atas bantuan atau dokumennya.
Jawaban
Saya bukan ahli dalam hal ini tetapi saya pikir sejauh ini hal ini benar. Pertanyaan Anda adalah tentang penggunaan magnetometer di luar angkasa dengan sensor dan algoritma gaya Arduino, jadi saya dapat memberikan beberapa tautan yang akan membantu.
Di bumi di area lokal seperti ruangan dengan radius terbang hingga satu kilometer, orang mencoba menggunakan magnetometer untuk membantu menetapkan dasar bagi algoritme mereka yang menggunakan sinyal gyro untuk menentukan arah.
Aliran sinyal dari gyro mungkin memberi tahu Anda bahwa Anda telah berputar sekitar 20 derajat ccw dalam 5 detik terakhir, tetapi "20 derajat dari apa?" adalah pertanyaannya. Jawabannya adalah "Dari mana pun yang Anda tunjuk lima detik yang lalu." Selama Anda hanya menerbangkan gyros, Anda harus terus menambahkan setiap perubahan ke daftar perubahan sebelumnya untuk melihat ke mana Anda menunjuk sekarang.
Gyro selalu memiliki kesalahan dan offset, mereka dapat berpikir bahwa mereka berputar padahal tidak, bisa nonlinear dan dapat mencampur rotasi di sumbu yang berbeda secara tidak tepat atau salah menafsirkan percepatan sebagai rotasi, terutama yang kita gunakan dengan proyek hobi.
Jadi orang beralih ke teman kita Bumi dan medan magnetnya yang stabil karena cenderung menunjuk ke arah yang tetap secara lokal.
Ketika kesalahan gyro yang terakumulasi mulai terlalu banyak menyimpang dari arah kompas, sikap digabungkan dengan, atau setel ulang ke informasi kompas sebaik mungkin. Setiap algoritma berbeda.
Masalahnya adalah bahwa kompas tidak dapat memberi tahu Anda apa pun tentang rotasi di sekitar arah medan magnet, yang pada garis lintang tengah menunjuk ke atas secara diagonal dari tanah.
- Bagaimana jarum kompas sederhana tetap rata daripada melihat-gergaji dengan celupan magnet? Apakah mereka datar bahkan di dekat kutub?
Untungnya teman kita, Bumi, memberi kita medan stabil kedua juga, gravitasi! 1 Kita dapat menggunakan sumbu medan magnet lokal dan sumbu medan gravitasi lokal untuk membangun kerangka tetap non-rotasi.
Masalah:
Semua bahan feromagnetik seperti besi di tanah atau batu atau bangunan (misalnya tulangan pada beton bertulang) akan merusak medan magnet lokal.
- Apakah ada "benda yang tenggelam" di Australia yang menyebabkan deviasi magnet sebesar 20 derajat?
Dan Bumi juga memainkan permainan dengan medan magnetnya!
- Apakah badai geomagnetik secara nyata membelokkan kompas?
- Apa sifat dari "denyut geomagnetik tak terduga yang terjadi di bawah Amerika Selatan pada tahun 2016"?
seperti halnya planet lain!
- Bagaimana angin matahari dapat menyebabkan getaran magnet aneh di Mars pada tengah malam?
- Denyut magnet aneh Mars pada tengah malam; selain angin matahari, apa kemungkinan penyebab lainnya?
- Sekarang Mars berdenyut 3 kali per malam di UV, adakah yang bisa menjelaskan gelombang ini secara sederhana? Apakah gelombang ini terjadi di Bumi?
Hobi berbiaya rendah atau modul kompas ponsel kurang optimal:
- Mengapa chip kompas di ponsel perlu sering dikalibrasi?
- Bagaimana fitur degaussing pada chip Kompas Digital HMC5883L 3-Axis digunakan dengan benar?
Seperti akselerometer:
- MPU6050 accel / gyro noise yang berperilaku aneh - apa yang mungkin terjadi?
- Menguap dari akselerometer? Tidak! Jadi apa sebenarnya arti persamaan ini? pelajaran yang didapat: jangan percaya semua yang Anda baca di blog orang; percaya, tetapi verifikasi (peringatan yang salah!)
Lebih banyak latar belakang:
Penerapan gyros (terkadang bersama dengan akselerometer) untuk penunjuk absolut terkadang disebut gyrocompass.
- Bagaimana Curiosity tahu cara mengarahkan dan memindahkan antena gain tinggi secara real time?
- Apa itu gyrocompass dan bagaimana cara menggunakannya oleh penjelajah planet?
- Adakah jenis kompas selain kompas magnet biasa dan kompas giok?
Terbang hebat sering kali melibatkan penggabungan beberapa aliran data yang berbeda dari sumber yang sangat berbeda. Deteksi gerakan dan pengenalan pola penglihatan digunakan oleh serangga dan burung dan beberapa algoritma terbang drone, radar (radio atau ping akustik) doppler (radio, audio), pemindai laser untuk pemetaan lapangan dapat dan semuanya juga dieksplorasi di tingkat hobi demikian juga.
- misalnya Panjang gelombang apa yang paling umum digunakan dalam pemindai laser dan sistem LIDAR?
1 catatan ditambahkan sebagai bukti; "turun" dari gravitasi tidak tersedia bagi mereka yang berada di orbit!
Magnetometer dalam kubus digunakan dalam penentuan sikap, umumnya untuk mengukur vektor medan magnet bumi setempat. Untuk mengimplementasikan algoritma penentuan sikap paling dasar (TRIAD) Anda memerlukan 4 vektor, terkait dengan dua besaran fisik (biasanya medan magnet dan posisi matahari), dua di antaranya diamati dengan sensor dan dua lainnya dengan referensi dari perambatan orbit 1 .
Vektor referensi matahari mudah diarsipkan dengan memperkirakan posisi matahari pada orbit tertentu. Referensi vektor magnetik Anda memerlukan informasi orbit dan model magnet Bumi (seperti model magnet dunia-WMM, atau Bidang Referensi Geomagnetik Internasional - IGRF).
1 Untuk penentuan sikap, pada dasarnya, Anda perlu mencari operator rotasi (matriks kosinus misalnya) untuk diterapkan pada sistem koordinat yang ditetapkan pada badan satelit untuk dijangkau pada sistem referensi inersia tertentu (misalnyaECI - Earth-Centered Inersia). Dengan vektor yang dideskripsikan (komponen) pada kedua sistem koordinat ("amati vektor" pada badan satelit dan "vektor acuan" pada sistem referensial) Anda dapat menentukan operator rotasi tetapi dengan beberapa ambiguitas. Anda dapat bekerja dengan dua vektor yang dijelaskan dalam dua sistem (dua obs dan dua ref) Anda dapat menyelesaikan ambiguitas ini