Když se dostanete z města, běžná věc jako smartphone už nepomůže. Potřebujete spolehlivé zařízení, které vám pomůže orientovat se v prostoru (a někdy i v čase) a také získat další důležité informace. Zařízení by navíc mělo být co nejlehčí, skladné a v neposlední řadě multifunkční. Tento digitální kompas je přesně takový. S ním (a s nabitými bateriemi na skladě) se neztratíte, přesně určíte bod, kde se nacházíte, což znamená, že pochopíte, kam se posunout dál.

Zařízení váží mnohem méně než 100 gramů, pohodlně a snadno padne do ruky, má několik vestavěných senzorů, LCD displej a možnost ukládat historii posledních zaznamenaných dat (až 8 pozic). Pohodlná šňůrka na zavěšení na krk a LED prvek pro osvětlení ve tmě doplňují základní funkce na pohodlnou úroveň.

Vestavěné funkce:

1. hodinky;
2. kalendář;
3. teploměr;
4. barometr;
5. výškoměr;
6. kompas;
7. senzor počasí.

A to vše dohromady umožňuje nejen určit souřadnice vaší polohy, ale také určit správný kurz k vašemu cíli.

Hodiny a kalendář

S těmito počítadly, srozumitelnými i dětem, je vše jednoduché. Jednou nastavte správné datum a čas a sledujte aktuální okamžik. Můžete si vybrat 12hodinový nebo 24hodinový formát zobrazení času. Stisknutím tlačítka SET můžete přecházet z času na datum. A dlouhým stisknutím tlačítka SET vstoupíte do režimu nastavení, ve kterém můžete nastavit datum / čas a také zvolit obvyklé jednotky měření.

Teploměr

Teplota může být zobrazena ve stupních Celsia nebo Fahrenheita. Existuje také několik možností, jak určit stav počasí na nejbližší období: jasno, převážně oblačno, oblačno a srážky. Informace se aktualizují každých 30 sekund.

Barometr

Na displeji se ve standardním režimu zobrazuje hodnota atmosférického tlaku, čas s datem a aktuální teplotou. Informace se aktualizují každých 30 sekund. Pokud potřebujete přesné údaje, stiskněte a podržte tlačítka SET a ALTI. Atmosférický tlak lze zobrazit jak v milimetrech rtuťového sloupce, tak v hektopascalech.

Výškoměr

Stisknutím tlačítka ALTI přepnete do režimu měření absolutní výšky (ABS). Data se aktualizují každých 5 sekund. Podržením tlačítka ALTI se dostanete do režimu relativní výšky (REL), který vynuluje hodnotu na 0. Nadmořskou výšku lze měřit v metrech nebo stopách.

Kompas

Stisknutím tlačítka COMP přepnete do režimu kompasu. Podržením stejného tlačítka se přepne do testovacího režimu. Jak to udělat, je podrobně popsáno v přiložených pokynech. Při měření směru držte kompas mimo dosah magnetických polí. Ke zkreslení může dojít vlivem jiných magnetů v okolí a také vlivem železných a ocelových předmětů.

Obecně platí, že s takovým manuálním elektronickým asistentem se neztratíte. Ještě jednou připomínáme zásobu baterií. Zde se používají „malé prsty“.

Dárek pro cestovatele

Takovou užitečnou věc samozřejmě ocení ti, kteří rádi jezdí stanovat na delší dobu, zejména do horských oblastí. A také může používat krokoměr a multitool 4v1. Multitool má výkonnou svítilnu, noční lampu, ventilátor a hudební zařízení (přehrává MP3 soubory a rádio). Při parkování a ve tmě to hodně pomáhá.

Charakteristika

• 7 v 1: hodiny, kalendář, teploměr, senzor počasí, kompas, výškoměr, barometr;
• pokyny jsou přiloženy;
• LCD displej;
• podsvícení LED signálem po dobu 5 sekund;
• ukládání a prohlížení historie předchozích hodnot;
• rozměry: 6,5 x 2,5 x 10 cm;
• hmotnost: 85 g;
• doba aktualizace dat: 30 sekund;
• teplotní rozsah: -10 °C až 50 °C (14-122 °F);
• výškový rozsah: -305 m až 9 144 m (-1 000 až 30 000 ft);
• rozsah atmosférického tlaku: od 225 mm Hg do 788 mm Hg (301-1051 hPa);
• Funguje na 2 AAA baterie (nejsou součástí balení)
• je tam krajka;
• značka: LeFutur;
• balení: značková krabice;
• rozměry krabice: 7 x 11 x 3 cm.

Donedávna v geodézie Používaly se především kompasy a buzoly, kde citlivým prvkem je magnetizovaná střelka rotující na tyči a používaná v různých modifikacích těchto zařízení po několik tisíciletí. Při orientaci jehla zaujme takovou polohu, že její rovina se stane rovnoběžnou s čarami magnetického pole procházejícího tímto místem. Pokud má jehla dva stupně volnosti, tj. může se otáčet v horizontální a vertikální rovině, pak směr, kterým jehla ukazuje, bude ukazovat jak deklinaci, tak sklon místního geomagnetického pole. V mnoha zařízeních, aby střelka přesně ukazovala směr k severnímu magnetickému pólu, je obvykle vyvážena speciálně pro charakteristiky magnetického pole oblasti, ve které bude kompas pracovat.

Někdy se používají kompasy s globálním vyvažováním, které lze používat po celém světě. Pro tlumení vibrací střelky při pohybu je kompas naplněn kapalinou (směs vody s alkoholem nebo čištěným olejem). Odečty těchto přístrojů jsou zatíženy chybami vlivem vnějších vlivů, jako jsou vibrace, náklon, zrychlení a vnější magnetická pole. Tradiční kompasy a kompasy se obtížně přizpůsobují digitálnímu čtení, a proto se obtížně používají v kombinaci s nejnovějšími geodetické přístroje.

V moderním elektronické kompasy používá se jako snímací prvek magnetometry, což jsou stejně jako kompas analogové přístroje a měří intenzitu jedné nebo více složek magnetického pole Země v místě, kde se nachází. Signály z výstupu magnetometru jsou převedeny do digitální podoby a mohou být použity pro další zpracování mikroprocesorem. V moderních přístrojích se používají především magnetometry, které využívají magnetorezistivní a magnetoinduktivní snímače, snímače založené na Hallově jevu a také snímače vyrobené technologií "fluxgate". Pro orientaci se obvykle používá elektronický kompas, který má dva magnetometry namontované v horizontální rovině v pravém úhlu k sobě, aby bylo možné měřit jednu ze složek magnetického pole B x nebo B y podél osy x. nebo podél osy y. Úhel mezi osou x a magnetickým poledníkem bude:

ψ = arctg(B y / Bx). (7.1)

Moderní magnetometry jsou malé a zabudované do integrovaných obvodů.

Nějaký geodetické přístroje jsou zabudovány anizotropní magnetorezistivní (AMP) senzory, což jsou speciální rezistory vyrobené z tenké permalloyové fólie, jejíž magnetizační vektor se při vstupu do vnějšího magnetického pole začne otáčet nebo měnit úhel, čímž se mění odpor fólie. Při měření se taková fólie umístí do Whitsonova můstku a vyhodnotí se změna napětí způsobená změnou odporu fólie, podle které se odhadne síla magnetického pole. Magnetorezistivní snímače poskytují přesnost větší než jeden stupeň a mohou mít jednu, dvě nebo tři osy a jsou zabudovány do elektronických kompasů.

Je třeba poznamenat, že mnoho satelitních přijímačů má podobné vestavěné elektronické kompasy. Satelitní přijímače obvykle používají dvouosý kompas a v některých případech i tříosé směrové senzory, které umožňují získat poměrně přesné směry i v případě mírného sklonu. V případě, že se satelitní přijímač pohybuje rychlostí nad 10 km/h, dokáže z družicových pozorování určit směr svého pohybu s chybou menší než jeden stupeň. Při nižších rychlostech není přijímač GPS s jednou anténou schopen určit směr pohybu. Proto je přijímač naladěn tak, aby při dosažení určité rychlosti (například 5 nebo 10 km za hodinu) přešel z funkce směru kompasu na funkci kurzu získanou ze satelitních pozorování prováděných samotným přijímačem GPS a když se rychlost pohybu sníží, přijímač se vrátí do směru kompasu.

Aby mohl družicový přijímač vypočítat jak geografické (skutečné) tak magnetické azimuty pohybu, je v přijímači zabudován software, který obsahuje parametry modelu hlavního geomagnetického pole Země. Přijímač průběžně aktualizuje informace o směru objektu, když uživatel naviguje libovolnou cestu k objektu.

Magnetické indukční snímače směru se objevily relativně nedávno - první patent na ně byl vydán v roce 1989. Princip jeho činnosti je založen na tom, že generátor kmitů využívá cívku, jejíž indukčnost se mění pod vlivem změn okolního magnetického pole. Změna indukčnosti cívky způsobí změnu frekvence generátoru. Tento typ magnetometru tedy měří magnetické pole jeho vlivem na indukčnost cívky drátu nebo solenoidu.

Pro určení směru k severnímu magnetickému pólu (v horizontální rovině) jsou dva takové senzory, instalované kolmo na sebe, upevněny na kardanu tak, aby byly umístěny ve vodorovné rovině, a sklonoměr se používá také ve třech - osa jedna. Mnoho moderních automobilových kompasů je založeno na magnetických indukčních senzorech.

Když se chystáte lovit do neznámé oblasti, kde nejsou žádné viditelné orientační body, určitě si s sebou musíte vzít buzolu s mapkou oblasti. Takové opatření je zapotřebí ve stepi a tundře, v horách. Bez kompasu se neobejdete za temné noci, za mlhavého dne a ve vánici.

Jaké jsou

Kompas je zařízení, se kterým se můžete pohybovat v neznámém terénu.

Kompasy jsou:

• magnetický;
• kapalina;
• elektronický.

Kapalina

Za nejpřesnější ze všech magnetických je považován kapalný kompas. V typické jednoduché verzi vypadá jako „kotel“ naplněný vodou, ve kterém je hliníková nebo bronzová karta upevněna na svislé ose. Na každé straně karty jsou připevněny magnety.

V takových zařízeních kapalina stabilizuje ukazatel, ve stabilní poloze ukazatel pomáhá přesně určit čtení.

Tableta

Takové zařízení je prezentováno ve formě tablety, v ní je instalována kulatá žárovka s magnetizovanou šipkou. Vybaveno tabletovou kompasovou lupou pro snadné prohlížení stupnice. Speciální kapalina v kapsli zajišťuje stabilitu šípu při rychlém pohybu.

Základní modely

Jsou určeny pro začínající turisty, mají všechny potřebné komponenty, ale nemají zrcátko a nastavení odchylky.

Multifunkční

Jsou vybaveny zrcátkem, lupou a dalšími doplňkovými funkcemi. Vhodné pro běžné túry do vnitrozemí, mimo trasy.

Magnetický

Existuje několik typů zařízení, pomocí kterých můžete určit světové strany.

Mechanické

Náhodou je to obyčejný turista. Tento typ kompasu má střelku s červenou špičkou, která ukazuje na sever, kde je nejsilnější magnetické pole. S jednoduchým magnetickým zařízením spolu s mapou přesněji určíte polohu různých objektů.

Pro armádu

Liší se od obvyklé lupy a zaměřovacího zařízení. S takovým zařízením můžete přesněji určit směr cesty v terénu.

Geologický

U tohoto přístroje jsou dílky směrové stupnice proti směru hodinových ručiček. Pro stanovení úhlů dopadu horninových vrstev je vybaven sklonoměrem a poloramenem.

Hygroskopický

Hygroskopický kompas se instaluje na letadla a říční lodě. Je vybavena gyroskopem, díky takovému zařízení ukazuje skutečný pól, nikoli magnetický pól. Toto zařízení je stabilní, takže během nahromadění přesněji ukazuje směr.

Astronomický

Tento pohled může určit světové strany se zaměřením na hvězdy a svítidla. Nevýhodou přístroje je, že se s ním nedá pracovat přes den.

Pro orientační běh

Jaký kompas by si měli sportovci vybrat? Měli by umět používat magnetický kompas a rozumět topografické mapě.

Proto musí mít kompas pro orientační běh vysoké výkonové charakteristiky, jako jsou:

• rychlost a rychlost instalace magnetické jehly;
• stabilita šípu při rychlém pohybu sportovců;
• snadné použití, takže zařízení drží pevně v ruce;
• malé rozměry a nízká hmotnost.

Elektronické kompasy fungují na základě zvětšených senzorů, které jsou součástí vyhledávání požadovaných souřadnic v satelitním navigačním systému. Jsou určeny pouze pro profesionály, využívají je především vojenský personál a zástupci orgánů činných v trestním řízení.

V závislosti na místě a účelu se tyto typy elektronických navigátorů používají.

Označuje směr k objektu vyzařujícímu rádiové vlny. Slouží letcům k orientaci v prostoru při letech.

Od mechanického turistického se liší tím, že nemá zmagnetizovanou jehlu. Kompas určuje světové strany elektronicky. Ukazuje čas, jsou v něm zabudované různé doplňkové programy, dokonce i videa.

GPS a GLONASS

Tyto navigátory pracují s pomocí elektronického systému, přijímají signály pro určení přesné polohy a směru z několika satelitů.

GPS přijímače jsou považovány za vysoce kvalitní navigátory, téměř vždy vybavené elektronickým kompasem. GPS-navigátory však nemohou fungovat bez baterie, kterou lze ve správný čas vybít. Během cesty se proto neobejdete bez magnetického kompasu nebo sady náhradních baterií.

GPS přijímače mají na rozdíl od magnetických kompasů následující výhodu: dokážou odhadnout aktuální polohu bez viditelných orientačních bodů za sněhových dnů a za mlhavého počasí. Pomocí zařízení GPS můžete snadno nastavit požadovaný směr při vyhýbání se jakékoli překážce a znovu nastavit kompas podél změněné linie trasy.

Kritéria výběru

Výběr buzoly závisí na účelu: kupují ji na lov, na turistiku nebo orientační běh. Doporučuje se vybrat model kompasu tak, aby jej bylo možné použít v různých situacích: při pěších výletech a soutěžích v orientačním běhu.

Jaký je nejlepší kompas pro turisty a cyklisty?

Při výběru je třeba vzít v úvahu některé nuance:

• Klasické modely kompasů se stupňovým dělením a s pravítkem jsou vhodné pro pěší výlety.
• Turisté často používají výpočty stupňů a výpočty azimutu, takže na túru potřebují pravítko a číselník stupňů na kompasu.
• Pro cyklisty je přijatelnější varianta GPS navigace, i když se jí rychle vybíjí baterie. Cyklisté si proto s sebou budou muset vzít klasickou buzolu.
• Pro cestování letadlem je třeba dát přednost elektronickým navigátorům, protože jsou multifunkční, můžete z nich určit nadmořskou výšku i tlak.

Přehled nejlepších modelů

Kvalitní vybavení pro turisty vyrábí švédská společnost Silva a finská společnost Suunto.

Vhodné pro použití v jakémkoli terénu, jedná se o klasický profesionální orientační přístroj, vybavený systémem Spectra, šipka přístroje je rovná a široká, vhodná pro rychlé odečítání.

Liší se v těchto funkcích:

1. Se silným magnetem se ukazatel zařízení rychle uklidní.
2. Průhledná základní deska s jasnými značkami
3. Bezpečnostní umístění v ruce.
4. Model Silva 6 Nor Spectra Right lze držet i v pravé ruce.

Model na zápěstí Suunto M-9 je pohodlný a multifunkční.

Turisté si jej vybírají pro jeho malé rozměry a nízkou hmotnost a také přesnost určení směru. Zařízení na zápěstí lze používat i pod vodou.

Dobrý nástroj americké výroby je považován za nejspolehlivější, vhodný pro použití v terénu.

Pouzdro z hliníku má speciální odolnost, voděodolnost. Zařízení se vyznačuje zvýšenou přesností při určování směru.

Jak navigovat s kompasem

Co je tedy potřeba udělat:

1. Nejprve je třeba určit orientační bod, ke kterému se chcete vrátit, může to být například strom.
2. Orientace začíná stisknutím speciální západky a uvolněním magnetické jehly.
3. Vezměte zařízení a položte jej vodorovně na dlaň, musíte počkat na polohu modré šipky na 0 stupních stupnice, poté otočit kryt a nainstalovat jej tak, aby byl otvor směrem k vám, a s muškou k předmětu.
4. Po výběru směru pohybu byste jej měli opravit a zapamatovat si hodnotu úhlu, nazývanou "azimut".
5. Neustále kontrolujete směr a musíte se začít pohybovat.
6. Po dosažení koncového bodu pohybu byste se měli otočit kolem své osy. To znamená, že byla provedena rotace kolem své osy o 180 stupňů. Ukázalo se, že se vrátili do výchozího bodu trasy.

Turisté a cestovatelé, ale i lovci se mohou každou chvíli ocitnout na neznámých místech a ztratit směr svého dalšího pohybu. V takových případech můžete pomocí kompasu rychle určit polohu.

Než si ale kompas vyberete, musíte si prostudovat jejich typy, vlastnosti a také pro koho a pro jaké účely jsou určeny.

Video

Jak používat kompas v lese, se dozvíte z našeho videa.

Každý, kdo se pokusil nasadit na svého robota elektronický kompas, si položil otázku: jak vlastně z tohoto zařízení získat nějakou virtuální šipku, která by ukazovala na sever? Pokud k Arduinu připojíme nejoblíbenější snímač HMC5883L, získáme proud čísel, která se při otáčení chovají podivně. Co dělat s těmito údaji? Zkusme na to přijít, protože plnohodnotná navigace robota bez kompasu je nemožná.
Za prvé, zařízení často označované jako kompas je ve skutečnosti magnetometr. Magnetometr je zařízení, které měří sílu magnetického pole. Všechny moderní elektronické magnetometry jsou vyráběny technologií MEMS a umožňují provádět měření současně ve třech na sebe kolmých osách. Takže proud čísel, který zařízení vydává, je vlastně projekce magnetického pole na tři osy v souřadnicovém systému magnetometru. Ostatní zařízení používaná pro určování polohy a navigaci mají stejný formát dat: akcelerometr a gyroskopický tachometr (neboli gyroskop). Obrázek ukazuje jednoduchý případ, kdy je kompas vodorovně se zemským povrchem na rovníku. Červená šipka označuje směr k severnímu pólu. Tečkovaná čára označuje průměty této šipky na odpovídající osy. Zdálo by se, že je to ono! Noha se rovná noze o tečnu opačného úhlu. Abyste získali směrový úhel, budete muset vzít arctangens poměru nohou: H = atan(X/Y) Pokud provedeme tyto jednoduché výpočty, skutečně dostaneme nějaký výsledek. Jediná škoda je, že stále nedostaneme správnou odpověď, protože jsme nevzali v úvahu spoustu faktorů:

1. Posun a zkreslení vektoru magnetického pole Země vlivem vnějších vlivů.
2. Vliv náklonu a náklonu na hodnoty kompasu.
3. Rozdíl mezi geografickými a magnetickými póly je magnetická deklinace.

V tomto článku budeme tyto problémy studovat a zjistíme, jak je vyřešit. Nejprve se však podívejme na hodnoty magnetometru na vlastní oči. K tomu je musíme nějak vizualizovat.

1. Vizualizace odečtů magnetometru

Jak víte, jeden obrázek je lepší než tisíc slov. Pro větší přehlednost proto použijeme k vizualizaci odečtů magnetometru 3D editor. Pro tyto účely můžete použít SketchUp s pluginem „cloud“ (http://rhin.crai.archi.fr/rld/plugin_details.php?id=678) Tento plugin vám umožňuje načíst pole bodů ze souboru zobrazení do SketchUpu: 212 -321 -515 211 -320 -515 209 -318 -514 213 -319 -516 Oddělovačem může být tabulátor, mezera, středník atd. To vše je specifikováno v nastavení pluginu. Na stejném místě můžete požádat o slepení všech bodů trojúhelníky, což v našem případě není vyžadováno. Nejjednodušší způsob, jak uložit hodnoty magnetometru, je přenést je přes COM port do osobního počítače na monitor sériového portu a poté je uložit do textového souboru. Druhým způsobem je připojení SD karty k Arduinu a zápis dat magnetometru do souboru na SD kartě. Poté, co jsme se zabývali záznamem dat a jejich importem do SketchUpu, zkusme nyní provést experiment. Magnetometrem budeme rotovat kolem osy Z a řídicí program v tuto chvíli bude zaznamenávat hodnoty senzoru každých 100 ms. Celkem bude zaznamenáno 500 bodů. Výsledek tohoto experimentu je uveden níže:
Co můžete říct, když se podíváte na tento obrázek? Za prvé, můžete vidět, že osa Z byla skutečně pevná - všechny body jsou umístěny víceméně v rovině XY. Za druhé, rovina XY je mírně nakloněná, což může být způsobeno buď nakloněním mého stolu, nebo nakloněním magnetického pole Země :) Nyní se podívejme na stejný obrázek shora:
První věc, která vás upoutá, je, že střed souřadnic není vůbec ve středu vyznačeného kruhu! S největší pravděpodobností je měřené magnetické pole nějak „posunuté“ do strany. Navíc toto „něco“ má napětí vyšší než přirozené pole Země. Druhým postřehem je, že kruh je na výšku mírně protáhlý, což ukazuje na závažnější problémy, o kterých se budeme bavit níže. A co se stane, když otočíte kompasem kolem všech os současně? Správně, nedostanete kruh, ale kouli (přesněji sféroid). Toto je oblast, kterou jsem dostal:
Kromě hlavních 500 bodů koule jsou přidána další tři pole, každé po 500 bodech. Každá z přidaných skupin bodů je zodpovědná za rotaci magnetometru kolem pevné osy. Spodní kruh se tedy získá otáčením zařízení kolem osy Z. Kruh vpravo se získá otáčením kolem osy Y. Konečně hustý prstenec teček vlevo je zodpovědný za otáčení magnetometru kolem Osa X. Proč tyto kružnice neobkružují kouli podél rovníku, se dočteme níže.

2. Magnetický sklon

Ve skutečnosti se poslední kresba může zdát trochu zvláštní. Proč ve vodorovném stavu snímač ukazuje téměř maximální hodnotu na ose Z? Situace se opakuje, pokud zařízení nakloníme např. osou X dolů – opět dostaneme maximální hodnotu (levý kruh). Ukazuje se, že senzor je neustále ovlivňován polem směřujícím přes senzor dolů k povrchu země! Na tom opravdu není nic neobvyklého. Tato vlastnost zemského magnetického pole se nazývá magnetický sklon. Na rovníku je pole nasměrováno rovnoběžně se zemí. Na jižní polokouli - nahoru od Země pod určitým úhlem. A na severní polokouli, jak jsme již pozorovali – dolů. Díváme se na obrázek.
Magnetický sklon nám nebude nijak bránit v používání kompasu, takže o něm nebudeme příliš přemýšlet, ale jen vzít na vědomí tuto zajímavost. Nyní přejděme k problémům.

2.1. Zkreslení magnetického pole: Hard & Soft Iron

V zahraniční literatuře se zkreslení magnetického pole obvykle dělí do dvou skupin: Hard Iron a Soft Iron. Níže je obrázek ilustrující podstatu těchto zkreslení.
tvrdé železo Dávám ti certifikát. Intenzita zemského magnetického pole je velmi závislá na zemských souřadnicích, ve kterých je měřena. Například v Kapském Městě (Jižní Afrika) je pole asi 0,256 Gauss (Gauss) a v New Yorku je to dvojnásobek - 0,52 Gauss. Na planetě jako celku se intenzita magnetického pole pohybuje v rozmezí od 0,25 gaussů do 0,65 gaussů. Pro srovnání, pole běžného magnetu ledničky je 50 gaussů, což je stokrát více než magnetické pole v New Yorku!! Je jasné, že citlivý magnetometr se může snadno splést, pokud se u něj objeví některý z těchto magnetů. Na kvadrokoptéře samozřejmě takové magnety nejsou, ale existují mnohem výkonnější magnety ze vzácných zemin pro bezkomutátorové motory, stejně jako elektronické obvody regulátoru, napájecí vodiče a baterie. Takové zdroje parazitního magnetického pole se nazývají tvrdé železo. Působením na magnetometr dávají naměřeným hodnotám určitou odchylku. Podívejme se, jestli má Hard Iron v naší sféře zkreslení. Průmět bodů koule do roviny XY vypadá takto:
Je vidět, že mračno bodů má určitý znatelný posun podél osy Y doleva. Po ose Z prakticky nedochází k žádnému posunu. Odstranění takového zkreslení je velmi jednoduché: stačí zvýšit nebo snížit hodnoty přijaté ze zařízení o velikost offsetu. Například kalibrace Hard Iron pro osu Y by byla: Ycal_hard = Y - Ybias kde Ycal_hard— kalibrovaná hodnota; Y- počáteční hodnota; Ybias je velikost posunutí. Pro výpočet Ybias musíme opravit maximální a minimální hodnotu Y a poté použít jednoduchý výraz: Ybias = (Ymin-Ymax)/2 - Ymin kde Ybias- požadovaná hodnota posunutí; Ymin- minimální hodnota osy Y; Ymax- maximální hodnota osy Y. měkké železo Na rozdíl od Hard Iron je měkké zkreslení mnohem zákeřnější. Znovu se podívejme na tento druh dopadu na dříve shromážděná data. Abychom to udělali, dejte pozor na skutečnost, že míč na obrázku výše není míč. Jeho projekce na ose YZ je nahoře mírně zploštělá a mírně otočená proti směru hodinových ručiček. Tato zkreslení jsou způsobena přítomností feromagnetických materiálů v blízkosti snímače. Takovým materiálem je kovový rám kvadrokoptéry, kryt motoru, kabeláž nebo dokonce kovové upevňovací šrouby. Chcete-li napravit situaci se zploštěním, vynásobení hodnot senzoru určitým multiplikátorem pomůže: Ycal_soft = Y * Yscale kde Ycal_hard— kalibrovaná hodnota; Y- počáteční hodnota; Yscale— faktor měřítka. Abychom našli všechny koeficienty (pro X, Y a Z), je nutné identifikovat osu s největším rozdílem mezi maximální a minimální hodnotou a poté použít vzorec: Yscale = (Amax-Amin)/(Ymax-Ymin) kde Yscale je požadovaný faktor zkreslení podél osy Y; Amax je maximální hodnota na nějaké ose; Amin je minimální hodnota na nějaké ose; Ymax- maximální hodnota na ose Y; Ymin- minimální hodnota na ose Y. Další problém, kvůli kterému se ukázalo, že je koule pootočená, je odstraněn o něco obtížněji. Příspěvek takového zkreslení k celkové chybě měření je však poměrně malý a nebudeme podrobně popisovat způsob jeho „ručního“ vyrovnávání.

2.2. Automatická kalibrace

Je třeba říci, že ruční získávání přesných minimálních a maximálních hodnot magnetometru není snadný úkol. Pro tento postup budete potřebovat alespoň speciální stojan, do kterého můžete upevnit jednu z os zařízení. Je mnohem jednodušší použít automatický kalibrační algoritmus. Podstatou této metody je aproximace mračna získaných bodů elipsoidem. Jinými slovy, volíme parametry elipsoidu tak, aby co nejvíce odpovídal našemu mračnu bodů, postavenému na základě údajů z magnetometru. Z takto zvolených parametrů můžeme extrahovat hodnotu offsetu, měřítkové faktory a koeficienty pro ortogonalizaci os. Na internetu je několik programů, které to umí. Například MagCal, nebo jiný - Magneto. Na rozdíl od MagCal jsou v Magnetu vypočtené parametry zobrazeny ve formě připravené k použití bez nutnosti dalších převodů. Toto je program, který používáme. Hlavní a jediná podoba programu vypadá takto:
V poli "Raw magnetic measurements" vyberte soubor se zdrojovými daty. Do pole "Norma magnetického nebo gravitačního pole" zadejte hodnotu magnetického pole Země v místě naší dislokace. Vzhledem k tomu, že tento parametr nijak neovlivňuje úhel vychýlení střelky našeho virtuálního kompasu, nastavil jsem hodnotu na 1090, což odpovídá hodnotě 1 Gauss. Poté stiskneme tlačítko Kalibrovat a dostaneme:

1. hodnoty offsetu pro všechny tři osy: Kombinovaná odchylka (b);
2. a měřítko a ortogonalizační matice: Korekce pro kombinované faktory měřítka, nesouososti a měkké železo (A-1).

Pomocí magické matrice odstraníme zploštění našeho oblaku a eliminujeme jeho mírnou rotaci. Obecný kalibrační vzorec je následující: Vcal \u003d A-1 * (V – Vbias) kde Vcal je vektor kalibrované hodnoty magnetometru pro tři osy; A-1 je měřítko a ortogonalizační matice; Vbias je vektor posunutí podél tří os.

3. Vliv náklonu magnetometru na vypočítaný směr

Další na řadě je problém číslo dvě. Na začátku článku jsme se již pokusili vypočítat úhel mezi severem a střelkou kompasu. Funguje na to jednoduchý vzorec: H = atan(Y/X) kde H- úhel odchylky střelky kompasu od severního směru; X,Y jsou kalibrované hodnoty magnetometru. Představte si nyní, že zafixujeme osu X striktně ve směru severu a začneme otáčet senzorem kolem této osy (rolujeme). Ukazuje se, že průmět pole na osu X zůstává nezměněn, ale průmět na Y se mění. Podle vzorce bude střelka kompasu ukazovat buď na severozápad nebo severovýchod, podle toho, kterým směrem rolujeme. To je, jak je uvedeno na začátku článku, druhý problém elektronického kompasu. Geometrie pomůže vyřešit problém. Potřebujeme pouze natočit magnetický vektor do souřadnicového systému daného sklonoměrem. K tomu střídavě násobíme dvě matice kosinus vektorem: Vcal2 = Ry*Rx*Vcal kde Vcal- magnetický vektor, očištěný od tvrdých a měkkých zkreslení; Rx a Ry- rotační matice kolem os X a Y; Vcal2- magnetický vektor, zbavený vlivu náklonu a sklonu. Vzorec vhodný pro program regulátoru bude vypadat takto: Xcal2 = Xcal*cos(rozteč) + Ycal*sin(výstup)*sin(výška) + Zcal*cos(výklon)*sin(výklon) Ycal2 = Ycal*cos(roll) - Zcal*sin(roll) H = atan2(-Ycal2, Xcal2) kde válec a hřiště- sklony kolem os X a Y; Xcal, Ycal, Zcal je vektor magnetometru (Vcal); Ycal2, Ycal2- kalibrované hodnoty magnetometru (neuvažujeme Zcal2 - nebude to pro nás užitečné); H je úhel mezi severem a střelkou kompasu. (Kdo je atan2 můžete zjistit zde: http://en.wikipedia.org/wiki/Atan2)

3. Rozdíl mezi geografickým a magnetickým pólem

Poté, co jsme získali více či méně přesný úhel střelky kompasu ze severního směru, je čas vyřešit další problém. Faktem je, že magnetické a geografické póly na naší planetě jsou velmi odlišné v závislosti na tom, kde provádíme měření. Jinými slovy, „sever“, na který ukazuje váš turistický kompas, není vůbec sever, kde jsou ledové a lední medvědi. Aby se tyto rozdíly vyrovnaly, musí se k hodnotám senzoru přidat (nebo odečíst) určitý úhel, nazývaný magnetická deklinace. Například v Jekatěrinburgu je magnetická deklinace +14 stupňů, což znamená, že naměřené hodnoty magnetometru by měly být sníženy o stejných 14 stupňů. Chcete-li zjistit magnetickou deklinaci ve vašich souřadnicích, můžete použít speciální zdroj: http://magnetic-declination.com/

Závěr

Na závěr pár tipů pro navigaci s magnetometrem.

1. Kalibrace by měla být provedena přesně za podmínek, ve kterých dron uskuteční skutečný let.
2. Je lepší magnetometr vyjmout z těla robota na tyči. Bude tedy ovlivněn menším hlukem.
3. Pro výpočet směru je lepší použít kompas + gyroskop. Zároveň se jejich hodnoty směšují podle určitého pravidla (fúze dat).
4. Pokud mluvíme o letadle s vysokou rychlostí kurzu, doporučuje se použít kombinaci kompas + gyroskop + GPS.