Từ kế trong không gian
Thấy chưa, gần đây tôi đã mua một từ kế để thử nghiệm với arduino, tôi muốn bắt đầu chế tạo một máy tính bay nhỏ cho một khối lập phương (khối lập phương này có động cơ ion, do đó, có lực đẩy). Tôi bắt đầu đọc Phương vị của từ kế và tất cả đều ổn, câu hỏi của tôi là: Công dụng của từ kế trong máy tính ruồi là gì? là để phát hiện phương Bắc như một la bàn hay chỉ để phát hiện chuyển động của trục X ?, và: Một từ kế hoạt động bình đẳng trong không gian như trong trái đất? Tôi nghĩ là không, bcs sử dụng Từ trường của trái đất để phát hiện, phải không? Tôi cũng mua một gia tốc kế + con quay hồi chuyển để tôi biết cách phát hiện phần còn lại của trục chuyển động và vận tốc. Đó là lý do tại sao tôi chỉ tìm thấy công dụng đó trên Magnetomenter.
Cảm ơn cho bất kỳ sự giúp đỡ hoặc tài liệu.
Trả lời
Tôi không phải là chuyên gia về điều này nhưng tôi nghĩ rằng điều này là đúng khi nó đi. Câu hỏi của bạn là về việc sử dụng từ kế trong không gian với các cảm biến và thuật toán kiểu Arduino, vì vậy tôi có thể cung cấp một số liên kết sẽ hữu ích.
Trên trái đất ở một khu vực địa phương như một căn phòng có bán kính bay lên tới hàng km, mọi người cố gắng sử dụng từ kế để giúp thiết lập đường cơ sở cho thuật toán của họ sử dụng tín hiệu con quay hồi chuyển để xác định hướng.
Một luồng tín hiệu từ con quay hồi chuyển có thể cho bạn biết rằng bạn đã quay khoảng 20 độ ccw trong 5 giây qua, nhưng "20 độ so với cái gì?" là câu hỏi. Câu trả lời là "Từ bất cứ nơi nào bạn đã trỏ vào năm giây trước." Miễn là bạn đang bay con quay hồi chuyển, bạn phải tiếp tục thêm mọi thay đổi vào danh sách các thay đổi trước đó để xem hiện bạn đang trỏ đến đâu.
Con quay hồi chuyển luôn có sai số và hiệu số, chúng có thể nghĩ rằng chúng đang quay khi chúng không quay, có thể phi tuyến tính và có thể kết hợp các phép quay theo các trục khác nhau với nhau một cách không chính xác hoặc hiểu sai gia tốc là phép quay, đặc biệt là các gia tốc chúng tôi sử dụng với các dự án sở thích.
Vì vậy, mọi người hướng về người bạn của chúng ta Trái đất và từ trường ổn định của nó bởi vì nó có xu hướng chỉ theo một hướng cố định cục bộ.
Khi các lỗi con quay hồi chuyển tích lũy bắt đầu lệch quá nhiều so với hướng la bàn quá nhiều, thái độ sẽ được kết hợp với hoặc đặt lại thông tin la bàn tốt nhất có thể đoán được. Mọi thuật toán đều khác nhau.
Vấn đề là la bàn không thể cho bạn biết bất cứ điều gì về chuyển động quay xung quanh hướng từ trường, mà ở các vĩ độ trung bình hướng theo đường chéo lên khỏi mặt đất.
- Làm thế nào để các kim la bàn đơn giản vẫn ở mức thay vì cưa bằng cách nhúng từ tính? Chúng có phẳng ngay cả gần các cực không?
May mắn thay, người bạn của chúng ta, Trái đất cũng cho chúng ta một trường ổn định thứ hai, lực hấp dẫn! 1 Ta có thể sử dụng trục của từ trường cục bộ và trục của trọng trường cục bộ để xây dựng một khung cố định không quay.
Các vấn đề:
Bất kỳ vật liệu sắt từ nào như sắt trong lòng đất hoặc đá hoặc các tòa nhà (ví dụ: thép cây bằng bê tông cốt thép) sẽ làm biến dạng từ trường cục bộ.
- Có "vật thể ngập nước" nào ở Úc gây ra độ lệch từ 20 độ không?
Và Trái đất cũng chơi trò chơi với từ trường của nó!
- Một cơn bão địa từ có làm chệch hướng la bàn một cách rõ ràng không?
- Bản chất của “xung địa từ bất ngờ diễn ra bên dưới Nam Mỹ vào năm 2016” là gì?
cũng như các hành tinh khác!
- Làm thế nào mà gió mặt trời có thể gây ra các xung từ trường kỳ lạ trên sao Hỏa vào lúc nửa đêm?
- Xung từ trường kỳ lạ trên sao Hỏa lúc nửa đêm; ngoài gió mặt trời còn những nguyên nhân nào khác?
- Bây giờ sao Hỏa đang phát xung 3 lần mỗi đêm trong tia cực tím, có ai có thể giải thích những sóng này một cách đơn giản không? Những làn sóng này có xảy ra trên Trái đất không?
Mô-đun la bàn điện thoại di động hoặc sở thích chi phí thấp là không tối ưu:
- Tại sao chip la bàn trong điện thoại di động yêu cầu hiệu chuẩn thường xuyên?
- Làm thế nào để sử dụng chính xác tính năng tẩy dầu mỡ trong chip La bàn kỹ thuật số 3 trục HMC5883L?
Cũng như các máy đo gia tốc:
- MPU6050 tiếng ồn accel / con quay hồi chuyển hoạt động lạ - điều này có thể là gì?
- Ngáp từ gia tốc kế? Không! Vậy những phương trình này thực sự có nghĩa là gì? bài học rút ra: đừng tin tất cả những gì bạn đọc trên blog của mọi người; tin tưởng, nhưng hãy xác minh (cảnh báo nhầm lẫn!)
Thêm nền:
Việc thực hiện con quay hồi chuyển (đôi khi cùng với gia tốc kế) để trỏ tuyệt đối đôi khi được gọi là con quay hồi chuyển.
- Làm thế nào để Curiosity biết cách chỉ và di chuyển ăng ten độ lợi cao của nó trong thời gian thực?
- Con quay hồi chuyển là gì và làm thế nào một con quay hồi chuyển có thể được sử dụng bởi một máy dò hành tinh?
- Có loại la bàn nào khác với la bàn từ tính thông thường và la bàn con quay hồi chuyển không?
Những chuyến bay tuyệt vời thường liên quan đến việc kết hợp nhiều luồng dữ liệu khác nhau từ các nguồn rất khác nhau. Phát hiện chuyển động và nhận dạng khuôn mẫu từ hệ thống thị giác được sử dụng bởi côn trùng và chim và một số thuật toán bay bằng máy bay không người lái, radar (radio hoặc ping âm thanh) doppler (radio, âm thanh), máy quét laser để lập bản đồ hiện trường có thể và tất cả cũng được khám phá ở cấp độ sở thích cũng.
- vd: Bước sóng nào được sử dụng phổ biến nhất trong máy quét laser và hệ thống LIDAR?
1 ghi chú bổ sung bằng chứng; "xuống" từ trọng lực không có sẵn cho những người trong quỹ đạo!
Từ kế dạng khối lập phương được sử dụng để xác định thái độ, nói chung để đo vectơ từ trường địa phương. Để thực hiện thuật toán xác định thái độ cơ bản nhất (TRIAD), bạn sẽ cần 4 vectơ, liên quan đến hai đại lượng vật lý (thường là từ trường và vị trí mặt trời), hai trong số chúng được quan sát bằng cảm biến và hai vectơ còn lại với tham chiếu từ sự truyền quỹ đạo 1 .
Vectơ mặt trời tham chiếu được dễ dàng lưu trữ bằng cách ước tính vị trí mặt trời của một quỹ đạo nhất định. Tham chiếu vectơ từ trường mà bạn cần thông tin quỹ đạo và mô hình từ trường Trái đất (như mô hình từ trường thế giới-WMM hoặc Trường tham chiếu địa từ quốc tế - IGRF).
1 Để xác định thái độ, về cơ bản, bạn cần phải tìm một toán tử quay (ví dụ: ma trận côsin) để áp dụng trên hệ tọa độ cố định trên thân vệ tinh để tiếp cận trên một hệ quy chiếu quán tính cho trước (ví dụ :ECI - Quán tính hướng tâm Trái đất). Với một vectơ được mô tả (các thành phần) trên cả hai hệ tọa độ ("vectơ quan sát" trong thân vệ tinh và "vectơ tham chiếu" trong hệ quy chiếu), bạn có thể xác định toán tử quay nhưng với một số mơ hồ. Bạn có thể làm việc với hai vectơ được mô tả trong hai hệ thống (hai obs và hai ref), bạn có thể giải quyết những sự mơ hồ này