Frage:
Reicht ein Beschleunigungsmesser aus, um die Neigung / Ausrichtung eines starren Körpers zu erfassen?
A. Arredondo
2015-03-07 10:51:48 UTC
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Ich habe diese Frage früher in physics.stackexchange gepostet, aber ich denke, dies ist tatsächlich der beste Ort dafür.

Ich bin nicht mit Sensorhardware vertraut und weiß nicht wirklich, wie eine Beschleunigungsmesser funktioniert. Ich weiß jedoch, dass Sie aus mathematischer Sicht die Ausrichtung eines festen Objekts nicht eindeutig bestimmen können, wenn Sie nur die Beschleunigung eines seiner Punkte kennen.

Unter der Annahme bekannter Anfangsbedingungen und Beschleunigungsfunktion eines Punktes, sagen wir Punkt X, man kann die ODE zweiter Ordnung lösen und die Positionsfunktion für diesen Punkt erhalten, aber das würde die Position der restlichen Punkte im festen Objekt nicht bestimmen, weil das Objekt könnte Führen Sie eine Drehung durch, die auf Punkt X zentriert ist und diese unverändert lässt. Trotz alledem habe ich mehrere Behauptungen gesehen, dass moderne Mobiltelefone von der Einbeziehung eines Beschleunigungssensors profitieren, so dass sie beispielsweise die Ausrichtung des Bildschirms bestimmen können . Ich verstehe nicht, wie ein IPhone wissen würde, in welche Position der Bildschirm geneigt war. Betrachten Sie das folgende Beispiel, in dem der rote Punkt die Position des Beschleunigungssensors angibt.

IPhone with sensor

Angenommen, Beschleunigungsdaten wurden verarbeitet und die Bewegung des Sensors als roter Bogen bestimmt in den Bildern unten gezeigt. Wie kann man von den beiden dargestellten Bewegungen unterscheiden? Beachten Sie, dass die endgültige Ausrichtung des Geräts unterschiedlich ist.

Two ambiguous gestures with IPhone

Bitte beachten Sie, dass mit einem Beschleunigungsmesser einer gemeint ist, der Beschleunigungen in allen drei Dimensionen registrieren kann. Auf diese Weise würde ich bei der Integration die räumliche (3D) Flugbahn des Punktes erhalten. Ich glaube, das Problem, das ich hier beschreibe, gilt auch in einem solchen Szenario.

Vielen Dank fürs Lesen!

Der 3-Achsen-Beschleunigungsmesser ermöglicht die vollständige Orientierungsunterscheidung hinsichtlich des Schwerkraftvektors.Der IC mit 3-Achsen-Kreisel und 3-Achsen-Beschleunigungsmesser hat ein Volumen von einigen US-Dollar und ein Magnetometer für kaum mehr.
Zwei antworten:
mkeith
2015-03-07 11:29:07 UTC
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Mit dem Beschleunigungsmesser kann das Gerät erkennen, welcher Weg nach oben und welcher nach unten zeigt. Wenn die Anzeige vertikal ist, ist es völlig trivial, die Anzeige richtig auszurichten. Befindet sich das Display auf einer Niveautabelle und dreht es sich dann langsam, ist der Beschleunigungsmesser grundsätzlich unbrauchbar. Einige Geräte haben auch entweder ein dreiachsiges Magnetometer oder mindestens einen Winkelgeschwindigkeitssensor (Kreisel) oder beides. Diese können beim Erkennen von Drehbewegungen helfen, die der Beschleunigungsmesser nicht gut erkennen kann. Wenn die Anzeige also vertikal ist, gibt es kein Problem. Wenn es dann in eine horizontale Ebene geneigt wird, ist der Beschleunigungsmesser nicht im Bild.

Wenn das Gerät jedoch über einen Chip-Kreisel oder ein Magnetometer verfügt, kann es eine schnelle Drehung erkennen und dazu führen, dass sich das Display ebenfalls dreht. Meistens ist dies korrekt (die schnelle Drehung wurde dadurch verursacht, dass der Benutzer das Display horizontal drehte), aber manchmal ist es ärgerlich (vielleicht haben Sie schnell um eine Ecke gedreht und das Display ging dann plötzlich seitwärts).

Theoretisch würden Sie mit zwei Beschleunigungsmessern mit einer Grundlinie zwischen ihnen die Winkeldrehung erkennen können, aber ich denke nicht, dass dies in der Praxis gemacht wird, und ich denke nicht, dass es tatsächlich funktionieren würde, da es ein Niveau erfordern würde von Präzision, die Verbraucherbeschleunigungsmesser nicht haben. Der Chip-Kreisel gibt Ihnen viel mehr für Ihr Geld. Für die totale Abrechnung benötigen Sie grundsätzlich einen 3-Achsen-Beschleunigungsmesser und einen 3-Achsen-Kreisel oder Winkelgeschwindigkeitssensor. Es gibt sehr genaue elektronische Geräte zur Abrechnung von Totzeiten, die jedoch teuer sind und in den USA einer Exportkontrolle unterliegen (da sie in Raketenleitsystemen verwendet werden können).

docscience
2015-03-08 05:23:32 UTC
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Wenn Sie nur daran interessiert sind, das Aufwärts- oder Abwärtsverhältnis zum Körperrahmen Ihres Geräts zu bestimmen, nachdem es eine Reihe von Umdrehungen ausgeführt hat, dann dreiachsig montierte Beschleunigungsmesser, die bis zur Frequenz Null messen und empfindlich genug sind Die Auflösung in Bruchteilen der Gravitationsbeschleunigung funktioniert. Und in diesem Fall ist die Mathematik ziemlich einfach. Sie lösen einfach die Euler-Winkel aus den drei Beschleunigungsmessersignalen auf, wenn die Bewegung stoppt.

Die Verfolgung von Rotationen von Moment zu Moment kann jedoch viel komplizierter sein und wie Mkeith in seiner Antwort vorgeschlagen hat, würden Sie eine Triade von Geschwindigkeitskreiseln benötigen, um Ihre Beschleunigungsmesser-Triade zu ergänzen, sowie eine kompliziertere Mathematik, um die Messungen zu verschmelzen.

Ja, das, was ich erwartet hatte, kann die vertikale Ausrichtung erkennen, nachdem die Bewegung gestoppt wurde. Das macht Sinn.


Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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