t. ninkov v. bulatovi ćaliquantum.rs/wp-content/uploads/2012/01/inercijalni-sistem.pdflokalni...
TRANSCRIPT
![Page 1: T. Ninkov V. Bulatovi ćaliquantum.rs/wp-content/uploads/2012/01/Inercijalni-sistem.pdfLokalni koordinatni sistem skenera *Svaki frejm ima sopstveni koordinatni sistem, druga čiju](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062414/5e4d4493ff473545f65fa8ab/html5/thumbnails/1.jpg)
Inercijalni sistem
T. NinkovV. Bulatović
![Page 2: T. Ninkov V. Bulatovi ćaliquantum.rs/wp-content/uploads/2012/01/Inercijalni-sistem.pdfLokalni koordinatni sistem skenera *Svaki frejm ima sopstveni koordinatni sistem, druga čiju](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062414/5e4d4493ff473545f65fa8ab/html5/thumbnails/2.jpg)
Inercijalni sistem
• Sistem za navigaciju koji koristi akcelerometre i žiroskope u cilju kontinualnog računanja pozicije, orjentacije, brzineorjentacije, brzine
• Koristi se na vozilima, letelicama, krstarećim raketama...
![Page 3: T. Ninkov V. Bulatovi ćaliquantum.rs/wp-content/uploads/2012/01/Inercijalni-sistem.pdfLokalni koordinatni sistem skenera *Svaki frejm ima sopstveni koordinatni sistem, druga čiju](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062414/5e4d4493ff473545f65fa8ab/html5/thumbnails/3.jpg)
Inercijalni sistem
• senzori kretanja (akcelerometri)• senzori rotacije (žiroskopi)
![Page 4: T. Ninkov V. Bulatovi ćaliquantum.rs/wp-content/uploads/2012/01/Inercijalni-sistem.pdfLokalni koordinatni sistem skenera *Svaki frejm ima sopstveni koordinatni sistem, druga čiju](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062414/5e4d4493ff473545f65fa8ab/html5/thumbnails/4.jpg)
Akcelerometri
• Kontinualno mere linearnu ili ugaonu relativnu promenu ubrzanja
• 3 akcelerometra kontinualno mere promenu ubrzanja po sve 3 ose
Primer: t=0s automobil stojiPrimer: t=0s automobil stojiautomobil ubrzava 2m/s2
t=10s automobil dostiže brzinuautomobil usporava 2m/s2
t=20s automobil se zaustavljaKoliki je pređeni put?
![Page 5: T. Ninkov V. Bulatovi ćaliquantum.rs/wp-content/uploads/2012/01/Inercijalni-sistem.pdfLokalni koordinatni sistem skenera *Svaki frejm ima sopstveni koordinatni sistem, druga čiju](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062414/5e4d4493ff473545f65fa8ab/html5/thumbnails/5.jpg)
AkcelerometriOd 0te do 10 sekunde brzina se linearno menja i u 10toj sekundi dostiže 20m/s, nakon
toga vozilo linearni usporava i u 20toj sekundi se zaustavlja.U prvih 10 sekundi vozilo prelazi 100m, u drugih 10 još 100m. Ukupan pređeni put je
200m.Kumulativna površina na prvom grafiku odnosi se na brzinu u momentu tKumulativna površina na drugom grafiku odnosi se na pređeni put u momentu t
1
2
a
10 20 t
-1
-2
10
10
20
v
20 t
2 2
2
1 1
*
t t
t t
S a dt
→
= ∫ ∫
![Page 6: T. Ninkov V. Bulatovi ćaliquantum.rs/wp-content/uploads/2012/01/Inercijalni-sistem.pdfLokalni koordinatni sistem skenera *Svaki frejm ima sopstveni koordinatni sistem, druga čiju](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062414/5e4d4493ff473545f65fa8ab/html5/thumbnails/6.jpg)
Akcelerometri
• Korišćenjem 3 akcelerometra koji mere promenu ubrzanja po sve 3 referentne ose, u svakom momentu t može se odrediti položaj u odnosu na referentnu tačku
• Ako se definiše 3D koordinatni sistem u kojem akcelerometri mere promenu ubrzanja po sve 3 ose i ako je poznata početna koordinata može se odrediti tekući je poznata početna koordinata može se odrediti tekući položaj u momentu t
• Pozicioniranje se vrši na sličan način kao GPS-om, ali bez eksternih komponenti (sateliti i kontrolne stanice)
• Inicijalizacija podrazumeva unošenje početnog položaja od strane operatora ili GPS-a
![Page 7: T. Ninkov V. Bulatovi ćaliquantum.rs/wp-content/uploads/2012/01/Inercijalni-sistem.pdfLokalni koordinatni sistem skenera *Svaki frejm ima sopstveni koordinatni sistem, druga čiju](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062414/5e4d4493ff473545f65fa8ab/html5/thumbnails/7.jpg)
Žiroskop
![Page 8: T. Ninkov V. Bulatovi ćaliquantum.rs/wp-content/uploads/2012/01/Inercijalni-sistem.pdfLokalni koordinatni sistem skenera *Svaki frejm ima sopstveni koordinatni sistem, druga čiju](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062414/5e4d4493ff473545f65fa8ab/html5/thumbnails/8.jpg)
Žiroskop
![Page 9: T. Ninkov V. Bulatovi ćaliquantum.rs/wp-content/uploads/2012/01/Inercijalni-sistem.pdfLokalni koordinatni sistem skenera *Svaki frejm ima sopstveni koordinatni sistem, druga čiju](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062414/5e4d4493ff473545f65fa8ab/html5/thumbnails/9.jpg)
Prednost i nedostaci IMU
• Robusniji sistem• Ne zahteva eksterne resurse (sateliti i sl.)• Služi i za pozicioniranje i za određivanje
orjentacijeorjentacije
• Greška pozicioniranja se akumulira sa vremenom
![Page 10: T. Ninkov V. Bulatovi ćaliquantum.rs/wp-content/uploads/2012/01/Inercijalni-sistem.pdfLokalni koordinatni sistem skenera *Svaki frejm ima sopstveni koordinatni sistem, druga čiju](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062414/5e4d4493ff473545f65fa8ab/html5/thumbnails/10.jpg)
GPS vs IMU+GPS
![Page 11: T. Ninkov V. Bulatovi ćaliquantum.rs/wp-content/uploads/2012/01/Inercijalni-sistem.pdfLokalni koordinatni sistem skenera *Svaki frejm ima sopstveni koordinatni sistem, druga čiju](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062414/5e4d4493ff473545f65fa8ab/html5/thumbnails/11.jpg)
GPS+IMU
• Inicijalizacija IMU se vrši GPS-om• Nakon inicijalizacije, greška određivanja pozicije
je 5m posle 2min (greška se nagomilava kao kod slepog vlaka)kod slepog vlaka)
• Između 2 inicijalizacije, pozicije se određuju sa greškom od 2cm (kao kod umetnutog vlaka)
• Omogućuje precizno pozicioniranje u tunelu (pod uslovom da se inicijalizuje pre i posle tunela)
![Page 12: T. Ninkov V. Bulatovi ćaliquantum.rs/wp-content/uploads/2012/01/Inercijalni-sistem.pdfLokalni koordinatni sistem skenera *Svaki frejm ima sopstveni koordinatni sistem, druga čiju](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062414/5e4d4493ff473545f65fa8ab/html5/thumbnails/12.jpg)
Tehničke specifikacijePositioning GPS Receiver Dependent
Positioning Accuracy 0.02m
Velocity Accuracy 0.05km/h RMS
Acceleration– Bias– Linearity– Scale Factor– Range
10 mm/s²0.01%0.1%
100 m/s²(Optional 30G)
Roll/Pitch 0.03°
Heading 0.1°
Angular Rate 0.01°/s 1sAngular Rate– Bias– Scale Factor– Range
0.01°/s 1s0.1% 1s100°/s
Update Rate 100Hz
Calculation Latency 3.9ms
Power 9–18Vdc, 15W
Dimensions (mm) 234 x 120 x 76
Weight 2.2 kg
Operating Temperature –10 to 50°C
Shock Survival 100G, 11ms
Internal Storage 2 GB
![Page 13: T. Ninkov V. Bulatovi ćaliquantum.rs/wp-content/uploads/2012/01/Inercijalni-sistem.pdfLokalni koordinatni sistem skenera *Svaki frejm ima sopstveni koordinatni sistem, druga čiju](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062414/5e4d4493ff473545f65fa8ab/html5/thumbnails/13.jpg)
NMEA izlaz• Podržava sistem okidača (jedan uređaj inicira merenje na drugom
uređaju)• Podržava brojne tipove rečenicaTip OpisGGA Geographical Fix Information HDT Heading TrueZDA Date and Time ZDA Date and Time VTG Velocity and Track over Ground GST GPS Pseudorange Noise Statistics TableRMC Recommended Minimum data for GPS TablePASHR Heading, Pitch, Roll TableGSV GPS Satellites in view TableGSA GPS DOP and active satellites TablePTCF Orientation and angular rate Table
![Page 14: T. Ninkov V. Bulatovi ćaliquantum.rs/wp-content/uploads/2012/01/Inercijalni-sistem.pdfLokalni koordinatni sistem skenera *Svaki frejm ima sopstveni koordinatni sistem, druga čiju](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062414/5e4d4493ff473545f65fa8ab/html5/thumbnails/14.jpg)
Integracija GPS-a i IMU
![Page 15: T. Ninkov V. Bulatovi ćaliquantum.rs/wp-content/uploads/2012/01/Inercijalni-sistem.pdfLokalni koordinatni sistem skenera *Svaki frejm ima sopstveni koordinatni sistem, druga čiju](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062414/5e4d4493ff473545f65fa8ab/html5/thumbnails/15.jpg)
Skener + GPS + IMU
X=r*sin θ*cos φ
Y=r*sin θ*sin φ
Z=r*cos θ
Lokalni koordinatni sistem skenera
*Svaki frejm ima sopstveni koordinatni sistem, drugačiju orjentaciju skenera i drugačiju poziciju
![Page 16: T. Ninkov V. Bulatovi ćaliquantum.rs/wp-content/uploads/2012/01/Inercijalni-sistem.pdfLokalni koordinatni sistem skenera *Svaki frejm ima sopstveni koordinatni sistem, druga čiju](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062414/5e4d4493ff473545f65fa8ab/html5/thumbnails/16.jpg)
Transformacija frejma u jedinstveni koordinatni sistem
Xwgs84=t+R*Xskener
t- vektor translacijeR- matrica 3D rotacijeR- matrica 3D rotacije
*Orjentacija i pozicija skenera jedinstveni su za svaki frejm
![Page 17: T. Ninkov V. Bulatovi ćaliquantum.rs/wp-content/uploads/2012/01/Inercijalni-sistem.pdfLokalni koordinatni sistem skenera *Svaki frejm ima sopstveni koordinatni sistem, druga čiju](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062414/5e4d4493ff473545f65fa8ab/html5/thumbnails/17.jpg)
Kalibracija montiranog laseraOdredjivanje parametara eksentriciteta obavlja se laboratorijski
![Page 18: T. Ninkov V. Bulatovi ćaliquantum.rs/wp-content/uploads/2012/01/Inercijalni-sistem.pdfLokalni koordinatni sistem skenera *Svaki frejm ima sopstveni koordinatni sistem, druga čiju](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062414/5e4d4493ff473545f65fa8ab/html5/thumbnails/18.jpg)
Parametri eksentriciteta
Podešavanje preko 4 sceneCrveno: pozicije GPS/IMUPlavo: pozicije skeneraCrno: kontrolne tačke