關於測量傾角的感測器

g921002

通常量頃角是在靜態為主，量到的只有重力加速度。透過重力在三軸份量決定頃角。基本上買三軸加速規就行了。
若需要動態量測，需要用到的是姿態儀。這兩者等級差異頗大。通常是加速規、陀螺儀、電子羅盤組合而成的AHRS系統。價格也是差好多個零。

g921002

不是有速度，是加速度。如果你的「車子？」速度變化緩慢，基本上可以視作沒有外力。那加速規就可以量測頃角。如果要把加速度考慮進來，、可以透過陀螺儀、電子羅盤等資訊進行修正。(如Kalman filter、partical filter等...)

電子羅盤如果放在電磁環境不好的地方效果也不會好。通常賣的頃角儀說明書都會寫不適合動態量測。而姿態儀則是透過多感測器的資料融合來作姿態估測。兩種用途不太一樣。

g921002

其實市面上的傾斜感測器多是用加速規去做的，所以都會規範使用條件和角度限制。
現在滿多文獻是用陀螺儀、加速規配合三軸電子羅盤組成AHRS系統來量測角度和方位角。

或是陀螺儀、加速規配合GPS進行Kalman filter做載體狀態估測。如果是用Kalman去做，通常是分直接濾波和間接濾波，前者的效能跟每次濾波的頻率有關，後者跟估測描述系統的階數有關，都很耗CPU資源。如果只是要做姿態穩定，用陀螺儀和加速規直接跑Kalmna即可。

實際使用案例：
http://diydrones.ning.com/profil ... de-dog-just-for-fun
都是用很便宜的Gyro和Accelermeter去做的。

g921002

浮點運算就是單晶片的天敵，讓單晶片做浮點的加減乘除是可怕的事情。XD
話說回來，以RC馬達來說，控制回路最快就是50Hz，不過其實也夠用了。意思就是說每一次得在20ms以跑完
1.尤拉角計算(Gyro和Accelermeter)
2.Kalman Filter(包含Accelermter協方差校正)
3.PID控制
4.其他零碎的工作（如UART通信、GPS解譯）

我自己用陀螺+加速規配合常規Kalman，不啟用DSP運算在24MIPS(96MHz)的MCU下，執行姿態估測完畢約0.5ms。這是三角函數全部都是用查表方式換取速度的狀態下。雖然dsPIC30有DSP，但是用Q15格式跑需要花心思在運算上做Scalar。如果用定點跑，應該效能會變好，但是用定點運算時需要針對中斷進行處理，所以才沒用。如果像可魯<--網頁連結那隻，由於載體是在平衡點附近，整個數學部分可以線性化和近似，所以一般8bits MCU就可以做到，原理跟四軸的差不多。

以Vikas Kumar在Integration of Inertial Navigation system and GPS Using Kalman Filter一文建立的聯合導航系統，用TI DSP執行所有需要運算和IO的時間約9.5ms＠75MHzM，不過我認為這是有點高估了。意思大概如果把完整的導航公式導入，用DSP做定點運算，效能應該不會比Kumar的好。所以現在我自己正在製作的飛控版直接用PIC32＠80MHz，讓他跑在120MIPS看看有沒有機會做到完整的組合導航。

那如果用一般8bits MCU，機會就很渺茫了。

g921002

哈哈, 這個實做還真有趣
另外這個飛行狗狗使用這樣的實作,這樣感覺可能會搖動的很厲害
因為他的感測器和馬達的搭配, 不曉得來不來的及修正角度?
這感覺比兩輪車還困難些哩
結果這個網站的遙控飛船我過年前才剛買了一台....

自己做的過程，覺得都大同小異，只要姿態出來，剩下調PID參數而已。第一版的狗晃的很厲害，不過不是控制的問題，而是風扇下方氣流場沒有弄好，造成下推力分散。
不過因為用9g的小舵機，倒是常常壞就是了。

兩輪車也做過，只是因為那是其他學校學生的碩論的東西，所以沒擺上Blog.姿態修正還OK，

那台車大概花了150萬左右，沒算過....反正一直燒錢的東西，離開學校後聽說沒有人能維護就放在車庫生灰塵。那台車當初也是自己找贊助弄出來的，只是為了驗證自己的理論能不能讓車子自主運動。上面有雷射雷達、DGPS、電子羅盤、IMU，攝影機。系統是P4跑QNX RTOS。目的很簡單，就是車子依賴上面這些裝備，完成障礙迴避、道路(地形)識別的功能並按照指定的目的地前進，本來要連SLAM一起做，無奈時間不夠。

上面的槍是要驗證之前幫軍方作的自動追瞄系統，不過做到一半對方不要(換長官囉！)，就胎死腹中。

g921002

說實話，一棵導風扇的東西，那叫噱頭。國外都是用3,4個無刷去帶大槳。沒辦法，就算鋰電，重量還是不輕。另外導風扇在低轉速推力很差，自己玩玩可以啦！見笑了！XD 四軸的飛行器現在都很成熟，就不是很想玩了。

RC馬達控制迴路在50Hz，已經夠用了。人都能飛了，用電腦飛應該要更輕鬆。真的要玩自主飛行，用直昇機還是要用大一點的機子，我自己是用油機去測(不過有試飛員幫我飛就是XD)，很多東西要載的時候，你就會覺得大隻的比較好用...呵。

速度 40km/h ，可以跑2小時。電車...不用想太多....f^_^