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[提問] 戰機在高G下的姿態估計

最新2023-12-25 11:38:00
留言52則留言,8人參與討論
推噓10 ( 10042 )
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? -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 123.193.248.45 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Military/M.1703335317.A.6EF.html

52 則留言

wahaha99, 1F
...不就解算出姿態後, 減掉向下的重力加速度?

wahaha99, 2F
好比說目前垂直爬升中, 那麼姿態就是俯仰,

wahaha99, 3F
這時剛好加速度與重力重疊, 就減掉

wahaha99, 4F
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, 5F
當你的陀螺儀一小時只漂一度時,幹嘛交互矯正... 飛

kdjf, 6F
夠高還有
※ 編輯: volup (123.193.248.45 臺灣), 12/23/2023 21:33:08

ckbling, 7F
戰機在起飛前整備的時候會先對著這幾個慣性測量儀

ckbling, 8F
器校正

ckbling, 9F
艦載機因為有航艦移動與海浪有專屬航艦部署的特殊

ckbling, 10F
校正模式

wahaha99, 11F
不是啊,真實重力加速度是由加速度計計算的,

wahaha99, 12F
而真實加速度計本來就包含重力了,

wahaha99, 13F
不會不知道啊, 從讀數上就是水平無加速度時,

wahaha99, 14F
會朝向地心有一個9.8m/s^2的加速度在,

wahaha99, 15F
或是計做1G

ckbling, 16F
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, 17F
erflow 的問題

wahaha99, 18F
你各位現在就是受到1G啊, 垂直地心的

wahaha99, 19F
如果說你在加速度計上看不到這1G, 那是被軟體計算時

wahaha99, 20F
給刻意減掉了

wahaha99, 21F
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, 22F
.....姿態是陀螺儀的事情

wahaha99, 23F
你從陀螺儀得到姿態,自然能解算加速計這邊的加速度

wahaha99, 24F
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, 25F
平飛0.75G加速跟37.5度等速爬升 讀值會一樣吧?

wahaha99, 26F
或是換個角度說好了, 加速度計是絕對向量,

wahaha99, 27F
是基於地球引力的,姿態則是相對向量,

wahaha99, 28F
光有加速度計, 你只能解算出絕對加速度,

wahaha99, 29F
沒辦法解算實際上機體的方向(我朝X軸做2G加速,

wahaha99, 30F
是機頭?機尾方向? 不知道)

wahaha99, 31F
所以才會用上陀螺儀, 來加上姿態

wahaha99, 32F
至於你說的互補,那個是校正問題,但初期沒問題啊,

wahaha99, 33F
起飛時依照水平校正就完事

wahaha99, 34F
到後期誰校正誰,就看誰累積務差小啊,但累積到一個

wahaha99, 35F
程度,就一定還是得重來的,兩個都會有誤差

wahaha99, 36F
(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, 37F
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, 38F
隨時間累積而不是隨加速度或姿態累積

wahaha99, 39F
回redsquad,看你是指三軸還是一軸

[提問] 戰機在高G下的姿態估計

kdjf, 41F
這是顆199x的量產雷射陀螺儀,在戰機沒油前頂多差2度

kdjf, 42F
用好一點的陀螺儀,你在想的問題直接不存在

hjfreaks, 43F
滾轉roll 姿態看姿態儀 姿態儀就是用陀螺儀原理

TakeokaMiho, 44F
起飛前校正 後面全部陀螺儀

snalvc, 45F
你所謂陀螺儀加速度計互補濾波是MEMS才要這樣做吧

snalvc, 46F
光纖或是雷射陀螺儀積分誤差和MEMS陀螺儀不在同一個

snalvc, 47F
等級

snalvc, 48F
還有傳統機械式陀螺儀是直接給角度並不是角速度

tfe, 49F
一般民用的姿態計算不是用不太準的互補濾波,是用Ka

tfe, 50F
lman filter, Kalman filter 從早期的EKF,發展到現

tfe, 51F
在的UKF。軍用的應該有更準確的演算法跟更準確也更

tfe, 52F
貴的感測器

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