3D-Positionsbestimmung

22.35% (+/- 0.02%)

Mein Gott da steht mal wieder so viel Blödsinn in den Antworten...

1.) Nein, im Datenblatt steht kein Wort von Toleranzen zur 
Positionsbestimmung, WIE und WOHER auch?

2.) Mit deinem Budget ist eine Trägheitsnavigation auf 60s schlichtweg 
unmöglich. Wir reden in dieser Preiskleise bei 60s nicht mehr von 
"Toleranzen", sondern davon in welcher nächstgelegenen Stadt dein 
Quadrocopter glauben wird sich zu befinden.


Ein weitaus realistischeres Szenario in diesem Budget wäre zum Beispiel 
eine Ultraschall-Ortung durchzuführen. Unter größzügiger Abschätzung von 
Echos und Co könntest du damit deine Position wohl alle ~200-300ms 
updaten. Das sind Zeiten, in denen auch mit günstigen MEMS Sensoren 
integriert werden kann.


/edit
Ultraschall übrigens im Sinne von Bodenstation als Referenzpunkt, bzw. 
mehrere Bodenstationen. Der Aufwand hierfür ist nicht zu unterschätzen, 
sowohl in der benötigten Rechenleistung, als auch beispielsweise in der 
benötigten Uhrensynchro usw. usf.
Es hat halt schon seinen Grund, wieso dutzende Unis und FHs an dem 
ganzen Thema drankleben.

lg

Suchender schrieb:
> Vincent Hamp schrieb:
>> 1.) Nein, im Datenblatt steht kein Wort von Toleranzen zur
>> Positionsbestimmung, WIE und WOHER auch?
>
> Es stehen aber die Toleranzen der Messdaten des Sensors drinnen und die
> Sample Rate. Ein Sensor der nur 1x in der Sekunde eine
> Positionsbestimmung zur Vorherigen liefert dürfte schlechter sein als
> einer mit mehr Daten. Aber alles natürlich auch abhängig davon wie
> schnell sich die Position verändert. Eine Abschätzung lässt sich also
> schon errechnen.


Hast du das Datenblatt überhaupt gelesen?
Aus der IMU perse kommt überhaupt keine Position raus.
Genausowenig sagt die Update-Rate was über die (nennen wir es mal) Güte 
der Sensoren aus. Wichtig ist vor allem der Bias der Sensoren, sprich 
der Drift, Noise, Bandbreite, etc. etc.

Ein Gyro, der z.B. lediglich 1Hz Update Rate hat, jedoch einen Drift von 
0.006°/h wär mir wesentlich lieber, als ein Gyro den ich mit 800Hz 
auslesen kann, der mir aber um 6°/h driftet.

Und auch eine "Abschätzung" lässt sich leider so überhaupt nicht 
treffen, schon gar nicht wenn Positionsintegrationen im Spiel sind. Eine 
effektive Sensor-Fusion, sprich eine Verheiratung von Beschleunigungs-, 
Gyro- und Magnetometer kann auf etwa Zig-Trillionen Arten erfolgen. Je 
nachdem wie gut der Algorithmus ist, mit dem die Gyroskope aufgerichtet 
werden, umso besser auch die eigentliche Positionsbestimmung. Ein Fehler 
in der Ortsintegration kommt letztendlich nämlich einzig und allein 
durch eine "falsche" Raumlage raus, bzw. durch eine Verzerrung der 
Linearbeschleunigungen... aber das geht jetzt zuweit.


Kurzes Beispiel:
Angenommen unsere Raumlage ist auf Grund von Sensorfehlern um 0,029rad 
(~1,6°) falsch. Eigentlich ein ziemlich lächerlich kleiner Fehler. Wir 
denken aber wir stehn absolut horizontal im Raum und fangen an eine 
Ortsintegration durchzuführen, bespielsweise mal für 60s.

Rein rechnerisch bewegen wir uns nun überhaupt nicht, schließlich sagt 
unsere Raumlage, dass wir konstant schweben.

Praktisch stehen wir jedoch 0,029rad "schief" im Raum.
0,029rad ergeben bei 9,81m/s² Erdbeschleunigung aber leider eine 
seitliche Beschleunigung von 0,285m/s²! Unser Heli wird also in der 
Realität anfangen zu driften.

Integrieren wir auf Basis dieser Raumlage für lediglich 60s, so ergibt 
sich nach s = 1/2 a*t² ein Ortsfehler von 513m!


Man kann sich also ausmalen wie gut die Information der Raumlage sein 
muss, um für 60s eine Ortsintegration durchführen zu können. Das ist 
schon für kaum bewegte, faktisch statische Objektive nicht so einfach. 
Von Sachen mit hoher Dynamik wie Quadrocoptern braucht man da noch gar 
nicht mal sprechen...

Position nur mit Gyro + Acc + ggf Magnetometer ist quasi nicht machbar,
wenn man keine Ruhephasen hat, bei denen man z.B. den acc resetten kann.

Auch das Kalman Filter bringt da gar nix, die Gyros driften, die
theoretisch mit dem Beschleunigungssensor ausgeglichen werden können,
aber nur, wenn die die reine Erdbeschleunigung messen. Und das tun sie
fast nie ;-)

Und selbst wenn das alles funktioniert, hast du immer nur die
Orientierung, mit der dann theoretisch die Geschwindigkeit und Position
berechnet werden kann. Theoretisch ;)

Ohne absolute Referenz und gute Sensoren, gute Signalverarbeitung wird
das nix, sorry.