Was sind die Unterschiede zwischen einem Gyroskop, einem Beschleunigungssensor und einem Magnetometer?

Was ist der Unterschied zwischen einem 3-Achsen-Gyroskop, einem 3-Achsen-Beschleunigungsmesser und einem 3-Achsen-Magnetometer? Wie funktionieren diese Sensoren? Warum werden alle 3 in einigen Geräten wie Smartphones, Tablets, Quadrocoptern usw. verwendet?

Antworten (1)

Es sind drei Sensoren, die nützlich sind, um Position und Orientierung zu bestimmen, aber sie messen unterschiedliche Dinge.

  • Ein Magnetometer misst Magnetfelder. Da die Erde ein erhebliches Magnetfeld hat, kann das Magnetometer als Kompass verwendet werden. Daher ist es nützlich, die absolute Orientierung in der NESW-Ebene zu bestimmen .
  • Ein Beschleunigungsmesser misst Beschleunigungen. Dies ist nützlich, um Geschwindigkeitsänderungen (direkt, da die Beschleunigung die erste zeitliche Ableitung der Geschwindigkeit ist) und Positionsänderungen (durch Integration des Signals) zu messen. Sie werden normalerweise zum Messen kleiner Bewegungen verwendet. Beachten Sie auch, dass die Schwerkraft wie eine kontinuierliche Beschleunigung nach oben wirkt (über Einsteins Äquivalenzprinzip), sodass ein mehrachsiger Beschleunigungsmesser auch als absoluter Orientierungssensor in der AUF-AB-Ebene verwendet werden kann .
  • Ein Kreisel misst entweder Orientierungsänderungen (Regelkreisel oder integrierender Wendekreisel) oder Änderungen der Rotationsgeschwindigkeit (Wendekreisel).

Der Grund, warum diese Sensoren kombiniert werden, liegt darin, dass sie sich in verschiedenen Dingen auszeichnen. Zum Beispiel hat ein Magnetometer zur Orientierung eine schlechte Genauigkeit für schnelle Bewegungen, aber im Laufe der Zeit so gut wie keine Drift. Andererseits reagiert ein integrierendes Schema, das Kreisel verwendet, schnell und genau auf Änderungen, sammelt jedoch mit der Zeit große Fehler an. Es erfordert auch, von einer bekannten Ausrichtung auszugehen, da es nur auf Änderungen reagiert.

Die Kombination der Eingänge zu diesen Sensoren ermöglicht eine schnelle und genaue Positions- und Orientierungsbestimmung mit einer geringen zeitlichen Drift.

Zusammen werden diese Sensoren auch als Inertial Measurement Unit oder IMU bezeichnet. Weitere Informationen finden Sie auf der Wikipedia-Seite zu diesem Begriff . Beachten Sie, dass die Einheit streng genommen nicht rein inertial ist, wenn Sie Magnetometer hinzufügen, aber diese Nomenklatur ist weit verbreitet.

Für mich ist es absolut sinnvoll, dass ein Beschleunigungsmesser die Schwerkraft erfassen kann, aber der Link in Ihrer Antwort besagt, dass "lineare Beschleunigungsmesser Beschleunigungen ohne Schwerkraft messen". Wie ist das möglich?
Die Gravitation wird normalerweise durch Filterung entfernt, entweder in der Hardware oder in der Nachbearbeitung, indem das Signal durch einen Hochpassfilter geleitet wird.
aber wenn es herausgefiltert wird, woher wissen sie, ob das Telefon im Hoch- oder Querformat ist?
Speziell wenn es um Telefone geht, gibt es mehrere verschiedene Versionen der Messungen, auf die Sie z. B. auf Android zugreifen können. Üblicherweise enthalten sie Rohwerte, gefilterte Werte (z. B. „linear“) und Werte, die mit anderen Sensoren wie Magnetometern fusioniert sind. Siehe zum Beispiel die Antwort auf diese Frage: stackoverflow.com/questions/7858759/…
Was sind die Unterschiede zwischen einem Gyroskop, einem Beschleunigungssensor und einem Magnetometer?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v