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Titolo: [semiOT]: Ritorno e domanda su giroscopio/bussola

Ciao a tutti e un particolare saluto a chi si ricorda di me :-) E' un
po' di tempo che non svolazzo da queste parti a causa del pochissimo
tempo libero che mi lascia il lavoro. Ma conto di ritornare a volare
non appena mi arriva l'upgrade della scheda video...... butto la mia
caffettiera di X1300 per una spero più performante X1950XT da 256 MB!
Con un Pentium D da 2x2,8GHz e 2 GB di RAM dovrei riuscire a essere
più sereno... anche in caso di brutto tempo :-)  Ah, credo che
acquisterò x-plane.... finora ho letto solo le recensioni e i thread
sui vari forum e mi sto convincendo al "grande passo".
Bene, passo a una domanda leggermente OT per quanto riguarda i
simulatori, ma qui ci dovrebbe ancora essere un po' di gente del
mestiere (o magari ne è arrivata di nuova!).
Vorrei capire come funziona l'auto heading negli aerei. Devo infatti
implementarlo in una macchina subaquea e vorrei prendere spunto da
quello che già si sa anziché reinventare l'acqua fredda.
Dunque, sulla macchina ho sia la bussola sia un giroscopio per
rilevare le rotazioni sull'asse di imbardata (l'unico di interesse
visto che la macchina sarà sempre stabilizzata sugli altri assi).
I miei dubbi sono su come gestire la ridondanza dei dati (le
informazioni del gyro le potrei ricavare facendo la derivata dei dati
della bussola) e su come implementare il sistema di controllo.
Inoltre, so che i giroscopi hanno la tendenza ad avere un drift nel
tempo.... come si convive con questa caratteristica?
Grazie a chi vorrà rispondermi! :-)
Marco / iw2nzm

marcotr...@gmail.com
 ha scritto:

cerca qualcosina sulle piattaforme inerziali sugli aeromobili, non ne 
sono sicuro ma forse potresti trarne informazioni
-- 
Flavio
www.flapane.com

marcotr...@gmail.com
 wrote:

Sugli aerei di linea, generalmente, puoi scegliere due impostazioni di 
bussola:
-MAG (magnetica) dove il segnale e' prelevato dalle flux valve (una 
specie di bussola magnetica elettronica)
-TRUE dove il segnale e' prelevato dalla piattaforma inerziale 
(giroscopi ed accelerometri).
Scegliendo la magnetica hai lo svantaggio che il nord magnetico non 
corrisponde con il geografico ( in Italia-Europa non e' un grosso 
problema ma in altre parti si) e che il segnale e' facilmente disturbato 
dalla presenza di metalli intorno alla bussola.
Scegliendo TRUE hai lo svantaggio della precessione giroscopica, cioe' 
il giroscopio risente del movimento e della rotazione terrestre e 
rimanendo fermo rispetto allo spazio, rispetto alla terra (che e' il 
riferimento ci interessa), ruota.
Sugli aerei questo fenomeno viene corretto quando sorvola certe stazioni 
a terra (di solito i VOR) che inviano alle piattaforme le coordinate 
geografiche di dove si trovano.
Le piattaforme di nuova generazione utilizzano un sistema laser molto 
piu' preciso del giroscopio e che si aggiorna tramite le solite stazioni 
a terra o il GPS.
Quando l'aereo sorvola zone non asservite da stazioni a terra (per 
esempio le traversate sul mare) si accetta l'errore dovuto alla precessione.
Non so bene a cosa ti serve tutto questo sistema, ma se non e' per un 
uso prolungato nel tempo, il giroscopio e' piu' preciso, magari ogni 
tanto lo fai correggere dalla bussola...
Ciao,
Andrea     \  IW0ETD

 tanto lo fai correggere dalla bussola...
L'immersione della macchina può durare parecchie ore. Non è necessaria
una precisione esagerata, però se si sposta il riferimento del
giroscopio (a stato solido) otterrei un segnale di errore che farebbe
ruotare su se stessa la macchina.
Quando dici "ogni tanto lo fai correggere dalla bussola" cosa intendi?
Che dovrei aspettare che si annulli la derivata del segnale della
bussola e se non è nullo il giroscopio allora compenso tale errore?
Però la bussola è meno sensibile e precisa del giroscopio... come
posso 'tarare' uno strumento di prestazioni più alte tramite uno più
"scarso" ?
Ciao e grazie!!!
Marco / iw2nzm

"scarso" ?
...
Perche' il suo errore, sempre che il tuo 'mezzo' non si sposti di molto, si
puo' considerare costante ?
-- 
Tino

 
Effettivamente...
Potresti usare il giroscopio per mantenere la direzione di prua del 
mezzo e ogni tot minuti usi il segnale di bussola (magari usando una 
media ponderata calcolata con varie letture durante l' intervallo di 
tempo) per riportare il mezzo sulla direzione effettiva.
Alla lunga otterresti un percorso leggermente a zig zag intorno pero' 
alla direzione voluta.
Per media ponderata intendo una media che non consideri grossi 
scostamenti dalla prua voluta.
Riflessione: non conosco i giroscopi allo stato solido, come funzionano?
Soffrono lo stesso del problema della precessione?

 Soffrono lo stesso del problema della precessione?
Sono iMEMS, sfruttano un sistema vibrante per rilevare accelerazioni e
velocità angolari.
Qui trovi interessanti informazioni sui MEMS
http://ftp-dee.poliba.it:8000/Opto/Sistemi%20Micro%20e%20Nanoelettronici/Cap3_Parte1.pdf
I giroscopi sono trattati a partire dal fondo della pagina 33.
La tecnologia con cui si realizzano i giroscopi credo possa cambiare
l'entità dell'effetto di precessione, ma non annullarlo visto che
dipende dalla rotazione terrestre. Ma potrei sbagliarmi: se c'è chi ne
sa di più è invitato a illuminarci :-)
Ciao!
Marco / iw2nzm

 tempo) per riportare il mezzo sulla direzione effettiva.
Correggimi se sbaglio ma da quello che ho capito se con il passare del
tempo il gyro ha un drift significa che anche se non subisce rotazioni
sull'asse di interesse posso avere un segnale non nullo. Se è così,
correggendo la rotta finirei per ruotare su me stesso.....
Ciao, mi intrometto nel discorso inserendo il mio eurocent...
Il problema si studia meglio se ti poni come un osservatore che osserva 
dallo Spazio: il giroscopio ha una direzione fissa rispetto alle stelle, 
pertanto stando fermo, vedrai la piattaforma che "ruota sotto il giroscopio" 
alla velocità di un giro al giorno (siderale, 23h56' circa) per effetto 
della rotazione terrestre.
Se la piattaforma è in movimento, suppongo avrai dei drift diversi a seconda 
che tu ti stia dirigendo in direzione nord-sud oppure est-ovest, quindi 
dovrai effettuare delle correzioni diverse, poichè stai effettuando delle 
rotazioni su assi diversi.
Hai presente l'esperimento col pendolo di Foucault? Esso disegna un circolo 
solo se posto ai poli, alle latitudini medie disegna un ellisse, 
all'equatore mantiene la direzione iniziale... Sicuramente esistono delle 
formule per calcolare queste deviazioni, in base al tempo, direzione, 
velocità ecc., tutte cose che una piattaforma inerziale a tre assi sa fare.
Uhmm... ovviamente il sistema GPS ha semplificato un bel po' di cose ;-) 

 Uhmm... ovviamente il sistema GPS ha semplificato un bel po' di cose ;-)
Sicuramente, ma dove il GPS non arriva (come nel mio caso visto che la
macchina andrà in immersione) bisogna arrangiarsi come si può!
Ciao e grazie
Marco / iw2nzm

 assi, ma solo un povero giroscopio a un asse!
Bene, proprio per questo motivo, invece di incasinarsi con calcoli 
allucinanti o con complicate tabelle, fai correggere la prua tramite la 
bussola magnetica.
Non so che precisione ti serve, ma per mantenere sulla giusta rotta una 
macchina penso che vada bene.

 macchina penso che vada bene.
si richiede una precisione e un'accuratezza di qualche grado a lungo
termine.
Ciao!
Marco / iw2nzm

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Ciao!
Marco / iw2nzm
Io le formule per calcolare la deviazione di una bussola giroscopica non le 
so, però se l'accuratezza che richiedi è di qualche grado a lungo termine, 
la tua macchina immersa funzionerebbe più che bene con una bussola 
magnetica.
Con il giroscopio puoi sì in teoria avere una grande precisione, ma devi 
poter misurare ad ogni istante altri fattori, quali velocità, direzione, 
latitudine ecc., poi creare l'hardware di rilevamento e l'algoritmo per 
miscelare i vari parametri. Difficile! In più, se non effettui queste 
correzioni potresti ritrovarti con uno scarto di alcuni gradi nel giro di 
mezza giornata, forse meno...
Con la bussola invece hai l'accuratezza di qualche grado a lunghiiiissimo 
termine :-), tutt'al più dovrai monitorare la declinazione magnetica della 
zona in cui ti trovi (e con una semplice somma algebrica calcoli la rotta 
vera).
Ciao 

assi, ma solo un povero giroscopio a un asse!
...
Le girobussole che ho avuto occasione di avere per le mani, su navi di
superficie, avevano giroscopi  a * due gradi di liberta' *, essendo
vincolate alla direzione 'peso'. Entro certi limiti di latitudine,
mantenevano quindi l'orientamento al Nord geografico, praticamente senza
errori, stante la relativa lentezza del mezzo su cui erano sistemate.
Su queste unita', *l'imbardata* non era un errore da correggere, ma
trattandosi di un *oscillazione* ( dovuta al moto ondoso ) attorno alla
'prora' inserita come set-point, era una zona 'franca', entro la quale il
regolatore non interveniva.
Ovviamente, lo scostamento dalla 'prora' in condizioni di mare normali,
veniva interpretato come errore e quindi corretto ( imbardata a zero.... ).
Tutto questo discorso per giustificare la mia curiosita' e chiederti che
tipo di 'macchina' mandi in immersione e dove la farai lavorare...  ;-)))
Ti ringrazio per l'attenzione.
Ciao!
-- 
Tino

 solo se posto ai poli, alle latitudini medie disegna un ellisse, 
Questo non mi torna. Non capisco se stai parlando del piano di 
oscillazione o dell'inviluppo dell'oscillazione, ma in entrambi i casi 
non mi quadra. Hai qualche riferimento?
Grazie
-- 
Franco
Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
(L. Wittgenstein)


Se ti affidassi alla sola bussola avresti una rotta "ondulata" che si 
muove in base ai disturbi magnetici che investono la bussola durante la 
navigazione.
Il giroscopio invece ti garantisce una navigazione che, considerando un 
arco temporale relativamente breve (10-15 min per esempio) si puo' 
considerare perfettamente rettilinea.
Durante questo intervallo di tempo, farai fare le acquisizioni alla 
bussola le filtrerai per letture eccessivamente diverse dalle altre ed 
il valore che otterrai sara' la prua con cui hai navigato.
A questo punto fai la differenza tra la rotta voluta e quelle effettiva 
calcolata. Il risultato sara' il valore che dovra' essere inviato al 
timone per correggere questo scarto (e per far questo potrai sempre 
usare il gyro).
Azzeri tutto e ricominci con i calcoli.

 tipo di 'macchina' mandi in immersione e dove la farai lavorare...  ;-)))
Sono rov per ispezioni o semplici manipolatori. Tipo questi per
intenderci:
http://www.nautec.it/sec/rovco.htm#
Ciao,
Marco / iw2nzm

 Ciao,
...
Ti ringrazio..!!
Avevo sospettato che si trattasse di un mezzo *non stabile* lungo la rotta,
visto che avevi iniziato il thread parlando di *imbardata*, ma mi ero perso
un po' pensando a qualche ''giocattolo''...     : (((
Auguroni..  ;-)))
-- 
Tino

 Hai qualche riferimento?
Qui è spiegato molto bene
http://www.astrofilitrentini.it/notiz/not19/foucault.html
Ciao