Ознайомтеся з нашими рішеннями для орієнтації та позиціонування ↓
DoF — ступені свободи
Модель ступенів свободи, або DoF, описує кількість незалежних змінних, необхідних для повного визначення руху тіла. В інерціальній навігації моделі DoF встановлюють математичний каркас, що використовується для представлення поступального руху, обертання та динамічної поведінки платформи. Вони безпосередньо впливають на рівняння руху, алгоритми злиття датчиків, оцінку стану та точність навігації.
Найпростіші моделі описують рух вздовж однієї осі. 1-DoF модель представляє або один поступальний, або один обертальний рух і зазвичай використовується для аналізу вібрації або одноосьової стабілізації. 2-DoF та 3-DoF моделі розширюють цю концепцію шляхом введення кількох осей поступального чи обертального руху. 3-DoF модель обертання оцінює roll, pitch та yaw за допомогою гіроскопів, акселерометрів і опціонально магнітометрів, що робить її придатною для оцінки орієнтації в системах AHRS.
6-DoF модель твердого тіла є галузевим стандартом для інерціальної навігації. Вона поєднує три поступальні рухи (surge, sway і heave) з трьома обертальними рухами (roll, pitch і yaw), забезпечуючи повне тривимірне представлення руху. Сучасні IMU вимірюють кутову швидкість і питому силу вздовж цих шести осей, тоді як алгоритми INS інтегрують ці вимірювання для оцінки положення, швидкості та орієнтації за допомогою методів злиття датчиків, таких як розширений фільтр Калмана (EKF).
Більш складні застосування використовують від 7- до 15-DoF моделей. Ці моделі включають додаткові динамічні стани або складені тіла. Вони також представляють системи підвіски, рульові механізми та з'єднані тверді тіла. Інженери використовують їх у робототехніці, автомобілебудуванні, аерокосмічній та морській симуляціях. Вони покращують динамічний реалізм, але збільшують обчислювальну складність. Вони також вимагають більш досконалих алгоритмів оцінювання.
Вибір відповідної моделі DoF залежить від вимог застосування. Динаміка транспортного засобу та доступні датчики також впливають на вибір. Інженери повинні збалансувати обчислювальну ефективність із точністю навігації. Вищі моделі DoF забезпечують більшу вірність. Однак вони вимагають достатньої інформації від датчиків і точних фізичних моделей.
