Magnetometer ในอวกาศ
ดูสิฉันเพิ่งซื้อแมกนีโตมิเตอร์เพื่อทดลองกับ arduino ฉันต้องการเริ่มสร้างคอมพิวเตอร์ litle fly สำหรับคิวบ์แซท (คิวบ์นี้มีเครื่องยนต์ไอออนดังนั้นจึงมีแรงขับ) ฉันเริ่มอ่าน Azimuth ของ magnetomenter และทุกอย่างก็โอเคคำถามของฉันคืออะไรคือการใช้แมกนีโตมิเตอร์ในคอมพิวเตอร์ฟลาย? มีไว้สำหรับตรวจจับทิศเหนือเป็นเข็มทิศหรือเพียงเพื่อตรวจจับการเคลื่อนที่ของแกน X และ: Magnetometer ทำงานเท่ากันในอวกาศเช่นเดียวกับในโลก? ฉันคิดว่าไม่ bcs ใช้สนามแม่เหล็กของโลกในการตรวจจับใช่ไหม ฉันซื้อเครื่องวัดความเร่ง + ไจโรสโคปด้วยดังนั้นฉันจึงรู้วิธีตรวจจับแกนเคลื่อนที่และความเร็วที่เหลือ นั่นคือเหตุผลที่ฉันพบว่ามีการใช้งานบน Magnetomenter
ขอบคุณสำหรับความช่วยเหลือหรือเอกสารใด ๆ
คำตอบ
ฉันไม่เชี่ยวชาญในเรื่องนี้ แต่ฉันคิดว่ามันถูกต้องแล้ว คำถามของคุณเกี่ยวกับการใช้แมกนีโตมิเตอร์ในอวกาศกับเซ็นเซอร์สไตล์ Arduino และอัลกอริทึมดังนั้นฉันจึงสามารถให้ลิงค์บางส่วนที่จะเป็นประโยชน์
บนโลกในพื้นที่ท้องถิ่นเช่นห้องที่มีรัศมีการบินขนาดไม่เกินกิโลเมตรผู้คนพยายามใช้แมกนีโตมิเตอร์เพื่อช่วยสร้างพื้นฐานสำหรับอัลกอริทึมที่ใช้สัญญาณไจโรเพื่อกำหนดทิศทาง
กระแสสัญญาณจากไจโรอาจบอกคุณว่าคุณหมุนไปประมาณ 20 องศา ccw ในช่วง 5 วินาทีที่ผ่านมา แต่ "20 องศาจากอะไร" คือคำถาม คำตอบคือ "จากทุกที่ที่คุณชี้ไปเมื่อห้าวินาทีที่แล้ว" ตราบใดที่คุณบินไจโรอย่างเดียวคุณต้องเพิ่มการเปลี่ยนแปลงทุกรายการในรายการการเปลี่ยนแปลงก่อนหน้านี้เพื่อดูว่าคุณกำลังชี้ไปที่ใด
Gyros มักจะมีข้อผิดพลาดและการชดเชยเสมอพวกเขาสามารถคิดว่าพวกเขากำลังหมุนเมื่อไม่เป็นเช่นนั้นอาจเป็นแบบไม่เชิงเส้นและสามารถผสมผสานการหมุนในแกนต่างๆเข้าด้วยกันไม่ถูกต้องหรือตีความการเร่งความเร็วผิดว่าเป็นการหมุนโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เราใช้กับโครงการงานอดิเรก
ดังนั้นผู้คนจึงหันไปหาเพื่อนของเราคือโลกและสนามแม่เหล็กที่เสถียรเนื่องจากมีแนวโน้มที่จะชี้ไปในทิศทางที่แน่นอนในพื้นที่
เมื่อข้อผิดพลาดของไจโรที่สะสมเริ่มเบี่ยงเบนไปจากทิศทางเข็มทิศมากเกินไปทัศนคติจะถูกรวมเข้ากับหรือรีเซ็ตเป็นข้อมูลเข็มทิศให้ดีที่สุดเท่าที่จะคาดเดาได้ ทุกอัลกอริทึมแตกต่างกัน
ปัญหาคือเข็มทิศไม่สามารถบอกอะไรคุณเกี่ยวกับการหมุนรอบทิศทางสนามแม่เหล็กซึ่งที่ละติจูดกลางจะชี้ขึ้นจากพื้นในแนวทแยงมุม
- เข็มของเข็มทิศอย่างง่ายจะคงระดับได้อย่างไรแทนที่จะเห็นด้วยการจุ่มแม่เหล็ก? แบนแม้กระทั่งใกล้เสาหรือไม่?
โชคดีที่เพื่อนของเราโลกให้สนามที่มั่นคงเป็นที่สองเช่นกัน แรงโน้มถ่วง! 1เราสามารถใช้แกนของสนามแม่เหล็กท้องถิ่นและแกนของสนามโน้มถ่วงในพื้นที่เพื่อสร้างกรอบคงที่ที่ไม่หมุนได้
ปัญหา:
วัสดุแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นเหล็กในพื้นดินหรือหินหรืออาคาร (เช่นเหล็กเส้นในคอนกรีตเสริมเหล็ก) จะบิดเบือนสนามแม่เหล็กในพื้นที่
- มี "วัตถุจมอยู่ใต้น้ำ" ในออสเตรเลียที่ทำให้เกิดการเบี่ยงเบนแม่เหล็ก 20 องศาหรือไม่?
และโลกก็เล่นเกมด้วยสนามแม่เหล็กเช่นกัน!
- พายุแม่เหล็กไฟฟ้าเบี่ยงเบนเข็มทิศอย่างเห็นได้ชัดหรือไม่?
- ลักษณะของ "ชีพจรแม่เหล็กไฟฟ้าที่ไม่คาดคิดซึ่งเกิดขึ้นใต้อเมริกาใต้ในปี 2559" คืออะไร?
เช่นเดียวกับดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ !
- ลมสุริยะทำให้เกิดคลื่นแม่เหล็กแปลก ๆ บนดาวอังคารในเวลาเที่ยงคืนได้อย่างไร?
- คลื่นแม่เหล็กแปลก ๆ ของดาวอังคารในเวลาเที่ยงคืน นอกจากลมสุริยะแล้วสาเหตุอื่น ๆ ที่เป็นไปได้คืออะไร?
- ตอนนี้ดาวอังคารกำลังกะพริบ 3 ครั้งต่อคืนใน UV ใครช่วยอธิบายคลื่นเหล่านี้ในแง่ง่ายๆได้ไหม? คลื่นเหล่านี้เกิดขึ้นบนโลกหรือไม่?
งานอดิเรกที่มีต้นทุนต่ำหรือโมดูลเข็มทิศโทรศัพท์มือถือนั้นไม่เหมาะสม:
- เหตุใดชิปเข็มทิศในโทรศัพท์มือถือจึงต้องมีการสอบเทียบบ่อยๆ
- คุณลักษณะการขจัดคราบในชิป HMC5883L 3-Axis Digital Compass ใช้อย่างถูกต้องอย่างไร
เช่นเดียวกับ accelerometers:
- MPU6050 accel / gyro noise ที่ทำงานแปลก ๆ - จะทำอย่างไร
- หันเหจาก accelerometer? ไม่! แล้วสมการเหล่านี้หมายความว่าอย่างไร? บทเรียนที่ได้รับ: อย่าเชื่อทุกสิ่งที่คุณอ่านในบล็อกของผู้อื่น ไว้วางใจ แต่ยืนยัน (การแจ้งเตือนการเรียกชื่อผิด!)
พื้นหลังเพิ่มเติม:
การใช้ไจโร (บางครั้งร่วมกับเครื่องวัดความเร่ง) สำหรับการชี้แบบสัมบูรณ์บางครั้งเรียกว่าไจโรคอมพาส
- Curiosity รู้ได้อย่างไรว่าจะชี้และย้ายเสาอากาศกำลังสูงแบบเรียลไทม์ได้อย่างไร?
- ไจโรคอมพาสคืออะไรและจะใช้ยานสำรวจดาวเคราะห์ได้อย่างไร?
- มีเข็มทิศประเภทอื่นนอกเหนือจากแม่เหล็กปกติและไจโรคอมพาสหรือไม่?
การบินที่ยอดเยี่ยมมักเกี่ยวข้องกับการรวมกันของข้อมูลที่แตกต่างกันจากแหล่งที่มาที่แตกต่างกันมาก การตรวจจับการเคลื่อนไหวและการจดจำรูปแบบจากระบบการมองเห็นถูกใช้โดยแมลงและนกและอัลกอริธึมการบินของโดรนบางตัวเรดาร์ (วิทยุหรือเสียงปิงอะคูสติก) ดอปเปลอร์ (วิทยุเสียง) เครื่องสแกนเลเซอร์สำหรับการทำแผนที่ภาคสนามสามารถสำรวจได้ทั้งหมดในระดับงานอดิเรก เช่นกัน.
- เช่นความยาวคลื่นใดที่นิยมใช้มากที่สุดในเครื่องสแกนเลเซอร์และระบบ LIDAR
1บันทึกเพิ่มในการพิสูจน์; "ขาลง" จากแรงโน้มถ่วงไม่สามารถใช้ได้กับผู้ที่อยู่ในวงโคจร!
แมกนีโตมิเตอร์ในคิวบ์แซตใช้ในการกำหนดทัศนคติโดยทั่วไปสำหรับการวัดเวกเตอร์สนามแม่เหล็กโลกในพื้นที่ ในการดำเนินการขั้นตอนวิธีการกำหนดทัศนคติพื้นฐานที่สุด (TRIAD) คุณจะต้อง 4 เวกเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับสองปริมาณทางกายภาพ (ปกติสนามแม่เหล็กและตำแหน่งของดวงอาทิตย์) สองของพวกเขาสังเกตเห็นด้วยเซ็นเซอร์และอีกสองที่มีการอ้างอิงจากการขยายพันธุ์วงโคจร1
เวกเตอร์ดวงอาทิตย์อ้างอิงสามารถเก็บถาวรได้อย่างง่ายดายโดยการประมาณตำแหน่งดวงอาทิตย์ของวงโคจรที่กำหนด การอ้างอิงเวกเตอร์แม่เหล็กคุณต้องการข้อมูลวงโคจรและแบบจำลองแม่เหล็กโลก (เช่นแบบจำลองแม่เหล็กโลก -WMM หรือสนามอ้างอิงแม่เหล็กโลก - IGRF)
1สำหรับการกำหนดทัศนคติโดยพื้นฐานแล้วคุณต้องหาตัวดำเนินการหมุน (เช่นเมทริกซ์โคไซน์) เพื่อใช้กับระบบพิกัดที่ติดตั้งบนตัวดาวเทียมเพื่อเข้าถึงระบบอ้างอิงเฉื่อยที่กำหนด (เช่น ECI - Earth-Centered Inertia) ด้วยเวกเตอร์ที่อธิบาย (ส่วนประกอบ) บนระบบพิกัดทั้งสอง ("สังเกตเวกเตอร์" ในตัวดาวเทียมและ "เวกเตอร์อ้างอิง" ในระบบอ้างอิง) คุณสามารถกำหนดตัวดำเนินการหมุนได้ แต่มีความคลุมเครือบางประการ คุณสามารถทำงานกับเวกเตอร์สองตัวที่อธิบายไว้ในสองระบบ (สอง obs และสองอ้างอิง) คุณสามารถแก้ไขความกำกวมเหล่านี้