IMU (inertial measurement unit)

Ben wrote:
> Eine IMU besteht ja immer aus Accelerometer und Gyroskop. Ich habe noch
> nicht ganz verstanden warum da ein Accelerometer nicht ausreicht.
>
> Wenn man das ganze mit den Gyroskop angefangen betrachtet ist es
> einleuchtend: nur Gyroskope reichen nicht da diese ein offset haben.
> dieser wird dann mit den accelerometer herausgefiltert.
>
> Wenn man aber mit den accelerometern anfängt, warum sollte man jetzt
> noch gyroskope verwenden? accelerometer alleine reichen doch aus um die
> winkel zu bestimmen. habe mal etwas gehört, das accelerometer nicht
> reichen weil sie "quantification errors" haben oder so was ähnliches.
> was ist das?

Worum geht es denn? Für eine einfache Kipp-Detektion reichen natürlich 
Accelerometers. Siehe Nintendo Wii.

Aber wenn alle 6 Freiheitsgrade erfasst werden sollen, reicht es eben 
nicht mehr. Vermutlich meinst du, dass man einfach die Erdbeschleunigung 
misst und dann über Trigonometrie den Kippwinkel errechnet, aber das 
funktioniert nur bei sich nicht bewegenden Teilen. Siehe Pendel.

Weil eben die Beschleunigung in andere Richtungen (als die, die nach 
unten wirkt) auch Nebeneffekte auf das (virtuelle) Pendel in deinem 
Accelerometer haben.

Wenn du dir im Auto einen Pendel an den Innenspiegel hängst um zu 
gucken, wie das Auto momentan steht, dann wird das Pendel keinen 
gültigen "Messwert" geben, wenn du gerade beschleunigst oder abbremst.

PS: Hoffentlich stimmt alles so, wie ichs geschrieben hab. So hab ichs 
jedenfalls verstanden ;)

Beim nächsten Urlaub achte mal darauf was passiert wenn das Flugzeug 
eine Kurve fliegt und schau dir dabei ein Wasserglass an. Der Kurvenflug 
erzeugt Fliehkräfte, Beschleunigungen, die dann nicht mehr lotrecht zur 
Erdbeschleunigung sind. Du kannst dann mit einem Accelerometer nicht 
mehr zwischen diesen Fliehkräften und der Erdbeschleunigung 
unterscheiden. Das ginge nur wenn das Flugzeug relativ zur Erde sich 
nicht vorwärts bewegen würde.

Oder baue den Sensor an eine Schnur die du im Kreis schleuderst. Der 
Sensor würde durch die Fliehkraft und deren Richtung den Erdmittelpunkt 
erkennen, wo er aber eben nicht ist.

Wenn du nun einen Becher mit Wasser, im Boden ein Loch, genauso an einem 
Seil schleuderst so würde der Wasserstrahl nicht in Richtung Erde 
senkrecht fallen. Nur in Ruhelade des Bechers fällt das Wasser auch in 
Richtung Erde. In Rotation wirkt also die Fliehkraft und die 
Erdanziehung auf den Wasserstrahl was dann auch der Grund ist warum 
dieser Wasserstrahl gekrümmt zur Erde fließt. Der Sensor kann aber nur 
eine Beschleunigung messen und in diesem Moment misst er aber zwei 
Beschleunigungen die er nicht unterscheiden kann, also die Summe beider 
Beschleunigungen.

Gruß Hagen

Ben wrote:
> oder wie fügt man dann die acc-werte und gyro-werte zusammen?

So wie ich das verstanden habe (habe mich mal im Zuge eines 
Quadrokopters damit auseinander gesetzt) liegt genau hier der Knackpunkt 
beim Design eines solchen Inertial Mesaurement Konstruktes.
Der Teil ist der komplizierteste in dem ganzen Gebilde und besteht aus 
mehrere Einzelkomponenten, genauer kann ich dir aber auch nicht 
weiterhelfen. Eventuell hilft dir der Quelltext des Mikrokopters: 
http://www.mikrokopter.com/ucwiki/