fbpx

IMU - balancenerven i en drone

IMU'en, Inertial Measurement Unit, er en delkomponent i dronens fly-controller, som leverer data om bevægelse og retning. IMU'en består typisk af 2-3 systemer, et accelerometer, et gyroskop og et magnetometer som alle kort vil blive gennemgået herunder.

Accelerometeret

Accelerometeret, er den sensor der fortæller fly-controlleren om acceleration i de 3 retninger, frem eller tilbage, fra side til side, op eller ned. Accelerometeret behandler altså information om acceleration i rummet. Bevæger dronen sig fremad i en ensartet hastighed, vil der således ingen acceleration være at kunne detektere, men i samme øjeblik man bremser ned, vil der være en deacceleration som accelerometeret vil registrere. Disse informationer sendes videre til fly-controlleren, så fly-controlleren hele tiden er i kontrol over hvorledes en drone accelererer. Se nedenstående illustration.

3 akset acellerometer 

Accelerometeret placeres midt på dronen, i det punkt der kaldes "center of gravity" (GC) og kan kalibreres via software. Såfremt accelerometeret er fejlkalibreret kan det resultere i, at dronen driver i en eller flere retninger. Dette kan udbedres ved at kalibrere IMU'en. Såfremt man vil vide mere om hvorledes accelerometer fysisk er opbygget, kan man få en grundigere introduktion via denne video på youtube: Fysisk opbygning af accelorometer

Gyroskopet

Gyroskopet, er den sensor der fortæller noget om dronens hældning ift. en prædefineret tilstand, den tilstand man opnår, når man kalibrerer IMU'en. Gyroskopet virker via 3 akser, x, y og z, i daglig tale pitch, roll og yaw, se nedenstående figur.

 

3 akset gyro

Gyroskopet fortæller altså om hældning, er næsen nede eller oppe, drejer vi rundt om os selv, eller er den ene side nedad ift. den anden. Såfremt du vil vide mere om principperne for et gyroskop, kan du få en grundigere introduktion via denne video på youtube: Forklaring af gyroskopets virkemåde

Accelerometeret og gyroskopet kan tilsammen til tider gå under betegnelsen, et 6 akset gyroskop, hvilket kan give lidt forvirring da noget sådan slet ikke findes. Man skal her blot være opmærksom på, hvad denne betegnelse dækker over. 

Magnetometer

Magnetometerer den sensor der leverer data om hvor dronen befinder sig ift. de 4 verdens hjørner. Gyroskopet og accelerometeret leverer tilsammen relativ information om bevægelse ift. startpunkt, denne information fortæller intet om hvor dronen befinder sig. Da gyroskopet og accelerometeret ofte har små fejl og unøjagtighedder , vil dronen begynde at "drifte" såfremt man kun benyttede sig af disse 2 systemer. Derudover skal det bemærkes, at når dronen accelererer vil dette påvirke gyrometerets output data, da kraften ift. accelerationen vil påvirke måling ift. tyngdekraften.

Det er her magnetometeret kommer ind, denne sensor leverer data om bevægelse ift. de 4 verdenshjørner. Denne data bliver brugt til at beregne og udbedre de små fejl, der er indbygget i gyroskopet og accelerometeret samt beregne forskydelse af tyngdekraften ift. en eventuel acceleration. De 3 systemer leverer hver især forskellig data om bevægelse og retning, tilsammen udgør de et system, som støtter op om en fælles beregnet definition af bevægelse og retning.

Da magnetometet er meget følsom over for metal og elektriske felter placeres denne sensor væk fra drones midte, hvor elektronikken typisk sidder, på en phantom er sensoren placeret i landings stellet. 

Vil man vide mere om disse 3 systemers indbyrdes forhold, kan man finde mere information i denne video på youtube: Hvordan virker gyroskop, accelerometer og magnetometer tilsammen.

Tags: accelerometer, gyrometer, magnetometer, gyro, IMU

Udskriv