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[提問] 戰機在高G下的姿態估計

看板Military標題[提問] 戰機在高G下的姿態估計作者
volup
(科抖科)
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一般來說航空器要估計俯仰(pitch),滾轉(row),

會利用慣性測量單元:三軸加數度計,三軸陀螺儀(角速度計)

然後利用互補濾波來互相補償陀螺儀的積分誤差,跟加速度的延遲問題。

但是互補濾波的前提是機體不會常態進行高G運動,如四軸無人機

也就是說假設加速度計只承受地球重力,

才能利用偵測到的地球重力的偏移來估計當前pitch跟row

那戰鬥機等會常態高G機動的機體,

其航電要如何把加速計量測值拆分出地球重力跟機體加速度呢?




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※ PTT 留言評論
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 123.193.248.45 (臺灣)
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wahaha99 12/23 20:50...不就解算出姿態後, 減掉向下的重力加速度?

wahaha99 12/23 20:50好比說目前垂直爬升中, 那麼姿態就是俯仰,

wahaha99 12/23 20:51這時剛好加速度與重力重疊, 就減掉

wahaha99 12/23 20:52如果是其他姿態,也只是加入另兩軸的和計算

這是蛋生雞雞生蛋的問題啊,你不知道真實加速度,怎麼知道重力加速度方向 不知道重力加速度,怎麼解算姿態,是可以利用陀螺儀積分,但是時間久了會 累積誤差,所以需要加速計的估計值來校正誤差,那又回到原本問題了

kdjf 12/23 21:05當你的陀螺儀一小時只漂一度時,幹嘛交互矯正... 飛

kdjf 12/23 21:05夠高還有

※ 編輯: volup (123.193.248.45 臺灣), 12/23/2023 21:33:08

ckbling 12/23 21:34戰機在起飛前整備的時候會先對著這幾個慣性測量儀

ckbling 12/23 21:34器校正

ckbling 12/23 21:34艦載機因為有航艦移動與海浪有專屬航艦部署的特殊

ckbling 12/23 21:34校正模式

wahaha99 12/23 21:36不是啊,真實重力加速度是由加速度計計算的,

wahaha99 12/23 21:36而真實加速度計本來就包含重力了,

wahaha99 12/23 21:37不會不知道啊, 從讀數上就是水平無加速度時,

wahaha99 12/23 21:37會朝向地心有一個9.8m/s^2的加速度在,

wahaha99 12/23 21:37或是計做1G

ckbling 12/23 21:38也就是做高G機動以前重力方向已經確定了 最多就是ov

ckbling 12/23 21:38erflow 的問題

wahaha99 12/23 21:40你各位現在就是受到1G啊, 垂直地心的

wahaha99 12/23 21:41如果說你在加速度計上看不到這1G, 那是被軟體計算時

wahaha99 12/23 21:41給刻意減掉了

wahaha99 12/23 21:41計算的是扣掉地心引力外的加速度

那是因為當停在地面水平無加速這個特例時,我們確切知道姿態就是水平, 所以知道這時重力分量是x=0, y=0, z=-9.8 當開始機動時,機體自身會有加速度,同時也會有地球重力,而感測器量測到的是 兩者加在一起。你必須先知道姿態,才得知道重力分量,才能把感測器的數據扣除 重力,才得知機體加速度,而不是反過來先知道機體加速度,在知道重力分量,再解算 出姿態。

※ 編輯: volup (123.193.248.45 臺灣), 12/23/2023 21:52:42

wahaha99 12/23 21:56.....姿態是陀螺儀的事情

wahaha99 12/23 21:56你從陀螺儀得到姿態,自然能解算加速計這邊的加速度

wahaha99 12/23 21:57是相對機身什麼方向

陀螺儀測量的是角速度,所以要靠陀螺儀得到姿態,要對角速度積分, 還得要有起始值(這問題不大,起飛前設為水平就好) 問題是積分久了會累積誤差,所以才會有加上加速計的互補濾波演算法。

※ 編輯: volup (123.193.248.45 臺灣), 12/23/2023 22:01:04

redsquad 12/23 21:59平飛0.75G加速跟37.5度等速爬升 讀值會一樣吧?

wahaha99 12/23 22:00或是換個角度說好了, 加速度計是絕對向量,

wahaha99 12/23 22:00是基於地球引力的,姿態則是相對向量,

wahaha99 12/23 22:01光有加速度計, 你只能解算出絕對加速度,

wahaha99 12/23 22:02沒辦法解算實際上機體的方向(我朝X軸做2G加速,

wahaha99 12/23 22:02是機頭?機尾方向? 不知道)

wahaha99 12/23 22:03所以才會用上陀螺儀, 來加上姿態

wahaha99 12/23 22:03至於你說的互補,那個是校正問題,但初期沒問題啊,

wahaha99 12/23 22:03起飛時依照水平校正就完事

wahaha99 12/23 22:04到後期誰校正誰,就看誰累積務差小啊,但累積到一個

wahaha99 12/23 22:04程度,就一定還是得重來的,兩個都會有誤差

wahaha99 12/23 22:05(還是加速度計沒有累積誤差,我有點忘了)

我認為最終可能是利用定翼機的加速特性 例如只可能會有上下的大幅加速,不太可能會有大幅左右加速 至於前後加速,除非推重比真的超大否則也不會太誇張 產生的誤差在多數情況下不至於影響飛行員決策判斷 角速度積分誤差總是會有那麼一刻回到平飛狀態讓軟體去校正

※ 編輯: volup (123.193.248.45 臺灣), 12/23/2023 22:11:03

wahaha99 12/23 22:05不過跟高G不高G倒是沒啥關聯, 我記得陀螺儀的誤差是

wahaha99 12/23 22:06隨時間累積而不是隨加速度或姿態累積

wahaha99 12/23 22:08回redsquad,看你是指三軸還是一軸

kdjf 12/23 22:55這是顆199x的量產雷射陀螺儀,在戰機沒油前頂多差2度

kdjf 12/23 22:56用好一點的陀螺儀,你在想的問題直接不存在

hjfreaks 12/24 00:03滾轉roll 姿態看姿態儀 姿態儀就是用陀螺儀原理

TakeokaMiho 12/24 01:48起飛前校正 後面全部陀螺儀

snalvc 12/24 09:53你所謂陀螺儀加速度計互補濾波是MEMS才要這樣做吧

snalvc 12/24 09:54光纖或是雷射陀螺儀積分誤差和MEMS陀螺儀不在同一個

snalvc 12/24 09:54等級

snalvc 12/24 09:56還有傳統機械式陀螺儀是直接給角度並不是角速度

tfe 12/25 11:38一般民用的姿態計算不是用不太準的互補濾波,是用Ka

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