Was ist der Unterschied zwischen Ausrichtung und Position?

Gibt es bei INS-Sensoren (Inertial Navigation System) einen Unterschied zwischen Folgendem?

  • Orientierung (Kurs, Pitch and Roll)
  • Position (Breite, Länge und Höhe)

Ist die Orientierung relativ zu einer bestimmten Achse, während die Position absolut ist? Wenn ja, was ist die Achse?

Wissen Sie, was Heading, Pitch und Roll sind und welche Breite, Länge und Höhe ...?

Antworten (3)

Ja, es gibt eine Unterscheidung, Nicken, Rollen und Kurs sind Winkel [Einheit = Bogenmaß] und Breitengrad, Längengrad und Höhe sind lineare Entfernungen [Einheit = Meter]. Zusammen definieren diese sechs Parameter die sechs Freiheitsgrade, die den momentanen Zustand eines starren Objekts in Bezug auf die Erde definieren.

Alle sechs sind relativ zu Erdachsen definiert. Für die Längenmaße ist das klar, wir müssen nur noch einen geeigneten Nullpunkt definieren. Zu den Winkeln:

  • Die Neigung ist der Aufwärts-/Abwärtswinkel der Nase relativ zum Gravitationsfeld der Erde.
  • Roll ist der Aufwärts-/Abwärtswinkel der Flügelspitze relativ zum Gravitationsfeld der Erde.
  • Kurs ist der Winkel relativ zu einer geeigneten Erdreferenz, normalerweise magnetischer Norden oder geografischer Norden.

Die Umrechnung von Flugzeugachsen in Erdachsen ist eine nicht triviale Angelegenheit und sorgt für viel Verwirrung, beispielsweise bei Fragen zum Vergleich von Auftrieb und Gewicht: Auftrieb ist immer an Flugzeugachsen gekoppelt, Gewicht an Erdachsen. Die Achsensätze sind wie folgt definiert:

Flugzeugachsen

  • Ursprung: Schwerpunkt des Flugzeugs
  • X-Achse: in der Symmetrieebene des Flugzeugs, + = nach vorn zur Flugzeugnase
  • Y-Achse: in Spannweitenrichtung des Flugzeugs, + = zur rechten Flügelspitze
  • Z-Achse: senkrecht zur XOY-Ebene, + = nach unten in den Boden.

Erdachsen

  • Ursprung: Schwerpunkt am Beginn der Antwort
  • X-Achse: In der horizontalen Ebene (relativ zur Schwerkraft), + = zeigt nach Norden.
  • Y-Achse: Senkrecht zur XOZ-Ebene, + = zeigt nach Osten.
  • Z-Achse: Richtung Erdmittelpunkt = +

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Ja, die Breite/Länge der Navigation wird in [Grad] angegeben - der INS-Sensor wandelt die Verschiebung natürlich in die richtigen Navigationsdefinitionen um. Aber zum Messen von 3-D-Trägheitseffekten von Flugzeugen wird das SI-System verwendet, und die Verschiebung wird intern als lineare Bewegung in Einheiten [Meter] behandelt.

Ich denke, Gieren sollte der dritte Punkt sein ... Zusammen mit Nicken und Rollen bildet es die ' Big-3 ' Rotationen eines Flugzeugs oder die 3 Freiheitsgrade ... : )
Ja, das Flugzeug nickt, rollt und giert - aber relativ zu was?
Ich glaube, Sie haben es falsch verstanden - ich meinte, den Punkt "Heading" durch "Yaw" zu ersetzen, da es vollständiger klingt ... :)
Unten ist positiv Z? Das wirkt rückständig.
Ich hasse es, pedantisch zu sein, aber Breiten- und Längengrad sind Winkel, keine linearen Entfernungen ... nur Winkel relativ zum Erdmittelpunkt durch den Greenwich-Meridian.
@MontyHarder Es ist für Aeronautiker kontraintuitiv, aber es wird so definiert, um die Korkenzieherregel einzuhalten: Drehen Sie einen Korkenzieher von der X- zur Y-Achse und Sie finden positives Z
@Trevor ja, lon und lat sind Winkel. Es werden einige Annahmen getroffen, damit sie als lineare Entfernungen behandelt werden können, die der Krümmung der Erde folgen.
@Koyovis Hmm ... Ich frage mich, ob diese Konvention je nach Gebiet unterschiedlich ist. Ich kann mich nicht erinnern, dass ich jemals in einem der Mathematik-, Physik- oder Ingenieurkurse, die ich in den USA belegt habe, positiv z auf den Mittelpunkt der Erde gezeigt hätte. Zugegeben, ich habe keinen Kurs in Luft- und Raumfahrttechnik belegt. +z auf den Ursprung in einem sphärischen Koordinatensystem zu zeigen, macht nicht viel Sinn. Buchstäblich alle Koordinaten (außer dem Ursprung selbst) hätten ein negatives z, was irgendwie albern ist. Die Korkenzieher-Argumentation scheint seltsam, da dies eine ebenso willkürliche Konvention ist.
@reirab Jede Vorzeichenkonvention funktioniert, man muss nur daran denken, die entsprechenden Minuszeichen zu übertragen. In den USA sind die Menschen aufgrund des nicht metrischen Systems eher daran gewöhnt, Konstanten usw. zu übertragen, sodass hier möglicherweise der Unterschied liegt. Wenn ich mich richtig erinnere, ist die Korkenzieher-Definition eine Voraussetzung, wenn Euler-Transformationen durchgeführt werden - was Sie tun, wenn Sie von Flugzeugen zu Erdachsen transformieren. 2 der 3 Achsen sind frei wählbar, das Vorzeichen der 3. wird dann bestimmt. Und ja, ich habe auch ein paar Fehler mit dieser kontraintuitiven Definition gemacht, es sieht nicht richtig aus.
@Koyovis Mit "einer gleichen willkürlichen Konvention" meinte ich, dass Sie genauso einfach einen Korkenzieher entwerfen können, der sich in beide Richtungen dreht. In welche Richtung sich ein Korkenzieher dreht, ist nur eine willkürliche Konvention, genauso wie es eine willkürliche Konvention ist, in welche Richtung sich ein Motor dreht. Zugegeben, bei einem Korkenzieher könnte ein anständiges Argument dafür angeführt werden, dass es für die meisten Menschen (die Rechtshänder) besser ist, ihn auf eine Weise zu gestalten, aber beide Wege sind sicherlich möglich.
@reirab es ist sicherlich möglich, es so zu definieren, wie Sie es wünschen, solange Sie die Vorzeichenkonventionen usw. in den Dokumenten angeben. Man kann den x-Achsenpunkt auch auf eine andere geeignete Weise als nach Norden haben.

Position ist, wo Sie sind; Ausrichtung ist die Richtung, in die Sie zeigen (einschließlich aller Rollen).

Das Ändern des Wortes "zeigen" in "zugewandt" beinhaltet Rollen (zumindest in meinen Augen)
Ich habe "einschließlich Rolle" hinzugefügt, weil ich damit einverstanden bin, dass dies nicht in "Zeigen" enthalten ist, und ich glaube auch nicht, dass es durch "Facing" impliziert wird.
Wenn Sie beim Zeigen Ihre Hand drehen, haben Sie auch eine Rolle abgedeckt.

"Position" ist absolut. Sie können es sich als die x-, y-, z-Koordinaten des Flugzeugs im 3D-Raum vorstellen.

"Orientierung" ist der Zustand des Flugzeugs relativ zu seinen eigenen Achsen:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Bild von https://en.wikipedia.org/wiki/Aircraft_principal_axes

"Position" (Koordinaten) - https://en.wikipedia.org/wiki/Geographic_coordinate_system

Ausrichtung - https://en.wikipedia.org/wiki/Aircraft_principal_axes

Tut mir leid, aber die Position ist nie absolut, und die Orientierung ist kein Zustand, sondern eine Reihe von Winkeln.
@bogl Die Orientierung eines Objekts zu einem bestimmten Zeitpunkt beschreibt definitiv seinen Zustand.
Ein Zustand ist eine vollständige Beschreibung eines Systems. Position, Orientierung, Geschwindigkeitsvektor und Winkelgeschwindigkeitsvektor beschreiben zusammen den Zustand eines starren Körpers. Die Orientierung allein ist weit davon entfernt, den Zustand eines Flugzeugs vollständig zu beschreiben.
Es ist auch nicht wirklich genau zu sagen, dass die Ausrichtung der Zustand des Flugzeugs relativ zu seinen eigenen Achsen ist: relativ zu seinen eigenen Achsen bewegt es sich überhaupt nicht!
@psmears Es bewegt sich überhaupt nicht relativ zu seinen Achsen? Das ist völlig falsch.
@DeepSpace: Nein, es ist 100% richtig, denn wenn sich das Flugzeug bewegt (nickt, rollt, giert), bewegen sich auch seine Achsen .
@psmears Sei nicht so wählerisch. en.wikipedia.org/wiki/Moving_frame
@DeepSpace: Ich bin nicht wählerisch - sorry, wenn es so aussieht - aber das ist ein wichtiger Punkt. Sie können eine Änderung der Ausrichtung des Flugzeugs relativ zu seinen Achsen ausdrücken , aber Sie können seine aktuelle Ausrichtung auf diese Weise nicht sinnvoll angeben - Sie müssen es mit einer anderen externen Referenz in Beziehung setzen. Zur Verdeutlichung: Können Sie ein Beispiel dafür geben, wie Sie die aktuelle Ausrichtung eines Flugzeugs relativ zu seinen eigenen Achsen angeben würden?
Was ist der Unterschied zwischen Ausrichtung und Position?
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