Какой датчик лучше для Авиагоризонта ICM-42688P или MPU-9250

[Moreman2008]

​

​

Характеристики и отличие​

Вот ключевые спецификации обоих датчиков:

Параметр	ICM-42688P	MPU-9250
Осей	6-ось: гироскоп + акселерометр. TDK InvenSense+1	9-ось: гироскоп + акселерометр + магнитометр. TDK InvenSense+1
Разрешение / диапазоны гироскопа	±15.6 до ±2000 °/с, очень низкий шум (≈2.8 mdps/√Hz) TDK InvenSense+2TDK InvenSense+2	±250 до ±2000 °/с, шум порядка 0.01 °/с/√Hz (в зависимости от фильтра) TDK InvenSense
Шум акселерометра	≈70 µg/√Hz TDK InvenSense	≈300 µg/√Hz TDK InvenSense
Точность по температуре / стабильность	Поддержка внешнего тактового сигнала, более высокая устойчивость к температурным дрейфам, фильтры, цифровые фильтры. TDK InvenSense+2eejournal.com+2	Имеет нормальную температурную стабильность, но по характеристикам шумов и дрейфов чуть хуже, чем у более современных моделей. TDK InvenSense+1
Потребление, интерфейсы	Поддержка I3C, I²C, SPI; в режиме Low-Noise/Gyro & Acc Low-Noise потребление ≈0.88 mA TDK InvenSense+1	Потребление выше, особенно когда включены все оси, гироскоп, акселерометр и магнитометр. TDK InvenSense+1
Магнитометр	нет встроенного магнитометра — может быть нужен внешний источник ориентирования по магнитному полю для направления (курса) или компенсации дрейфа.	Магнитометр встроен (3-осевой) — даёт возможность определять направление (yaw) относительно магнитного поля. TDK InvenSense+1
Наличие / устаревание	Новый более современный, с лучшими шумовыми характеристиками; более устойчив к температурному дрейфу. eejournal.com+1	Устаревающий / EOL (конец жизненного цикла) по документации. DigiKey+1

---

Что важно для авиа-горизонта​

Для авиа-горизонта главное:

• Точность в наклонах (roll/pitch) — низкий дрейф гироскопов, хороший акселерометр, фильтрация вибраций.
• Курсовая составляющая (yaw) — либо магнитометр, либо другое внешнее ориентирование (магнитное поле, GPS курс и т.п.).
• Стабильность температур — на больших высотах / разной температуре важна устойчивость характеристик.
• Надёжность / отказоустойчивость, устойчивость к вибрациям, шоку.

---

​

Сравнение применительно к авиа-горизонту​

• ICM-42688P будет давать более чистый, менее шумный сигнал по угловым скоростям и ускорениям, особенно для roll/pitch, поскольку у него более низкий шум и лучшая температурная стабильность. Это значит, что горизонт будет «держать» наклоны без сильного дрейфа, особенно при хорошей фильтрации и стабилизации вибраций.
• MPU-9250 имеет преимущество в том, что в нём уже есть магнитометр для определения yaw (курса) без внешних датчиков. Но магнитометр часто проблемный: магнитные искажения в самолёте (металл, проводка, магнитные материалы) сильно влияют; часто надо делать тщательную калибровку и возможно фильтрацию.
• Однако MPU-9250 является устаревшим, что может означать, что запас его надёжности, поддержки, устойчивость к изготовлению хуже, возможно вариации между партиями.
• В ситуации, где можно отказаться от магнитометра (например, курс берётся из GPS/компас/полётного контроля), ICM-42688P даст более качественные показания.

---

Минусы​

ICM-42688P:

• Нет встроенного магнитометра → нужно дополнительное устройство, если нужен yaw.
• Стоимость может быть выше, сложность более высокой точности требует более тщательной настройки и фильтрации.

MPU-9250:

• Большее дрейф / шум, особенно в акселерометре, хуже температурно-шумовая стабильность.
• Зависимость от магнитометра: может быть подвержен помехам, искажением магнитного поля.
• Устаревший чип — может встречаться менее качественная партия, сложности с запасными.

---

Моё заключение​

Если бы я делал авиа-горизонт для лёгкого самолёта и мог выбирать, я бы предпочёл ICM-42688P с добавлением внешнего магнитометра или внешнего источника направления (или комбинировал с GPS/компас). Основная задача горизонта — roll/pitch стабильно держать — и здесь ICM-42688P выигрывает по шума, температурной стабильности и современным характеристикам.

Если же важна интеграция курса внутри сенсора и не хочется добавлять другие датчики, и если магнитометр скорее всего можно нормально калибровать и условия не экстремальные, MPU-9250 может быть приемлем, особенно если бюджет ограничен или уже есть модуль с ним.


Это все выдал известный чат. Поделитесь пожалуйста практическим опытом, какой датчик будет более менее нормально работать в координированных поворотах (шарик в центре)? Магнитометр не интересен так как есть отдельный компас
Спасибо

 

[bez_bashni]

Без алгоритмической привязки к воздушной скорости +вариометру+ магнетометру или GPS ни один ни другой более пары минут достоверно авиагоризонт рисовать не сможет.
Т.е. на прямолинейных участках полета нужно постоянно перекалибровываться, приводя авиагоризонт в вектору силы тяжести.

 

[Moreman2008]

Без алгоритмической привязки к воздушной скорости +вариометру+ магнетометру или GPS ни один ни другой более пары минут достоверно авиагоризонт рисовать не сможет.
Т.е. на прямолинейных участках полета нужно постоянно перекалибровываться, приводя авиагоризонт в вектору силы тяжести.

Вроде как можно кодом в ардуино это исправить Madgwick/Mahony ,Фильтр Калмана

 

[bez_bashni]

Вроде как можно кодом в ардуино это исправить Madgwick/Mahony ,Фильтр Калмана

Они все завалят авиагоризонт в скоординированном развороте.

 

[Moreman2008]

Они все завалят авиагоризонт в скоординированном развороте.

С привязкой понятно. А сами датчики стоит рассматривать или это совсем не то7

 

[bez_bashni]

+- одинаково. Betaflight -совместимые флайтконтроллеры делают и с тем и другим.
Нa выхаде одинаковая какашка получится.

Нормальная инерциалка, стабильная в течении нескольких часов , в наше время делается на лазерных гироскопах .
Их на aliexpress и авито не продают.

Но , если есть жедание рукоблудить, можно сделать своими руками.

 

[Gleb Sonic]

Сомневаюсь, что тут используется лазерный гироскоп GARMIN G5 купить в наличии в Москве

 

[bez_bashni]

Сомневаюсь, что тут используется лазерный гироскоп GARMIN G5 купить в наличии в Москве

Поинтересуйтесь, через скока секунд G5 нарисует на экране вместо картинки красные кресты

 

[bez_bashni]

G5 , судя по мануалу , перейдет в Aligning моде - будет рисовать

и подтягивать авиагоризот при горизонтальном полете.
Если горизонтальность вашего полета ему не понравиться- нарисует черный экран и
попросит лететь горизонтально.
При интервалы ничего не написано.
Dynon D2 и D3 живут без gps 2 минуты или около того.

Как себя поведет G5 без GPS при горизонтальном полете с педалью и креном - было бы затятно проверить.

 

[VladP]

G5 , судя по мануалу , перейдет в Aligning моде - будет рисовать

и подтягивать авиагоризот при горизонтальном полете.
Если горизонтальность вашего полета ему не понравиться- нарисует черный экран и
попросит лететь горизонтально.
При интервалы ничего не написано.
Dynon D2 и D3 живут без gps 2 минуты или около того.

Как себя поведет G5 без GPS при горизонтальном полете с педалью и креном - было бы затятно проверить.

Посмотреть вложение 582987

Интересно, а почему вдруг такое мнение, что авиагоризонт GarminG5 или Dynon умрут через пару минут и вывесят флаги без GPS?
Эти приборы получают информацию о положении самолета не от GPS или другой GNSS, а от внутренних датчиков гироскопов и акселерометров и всяких алгоритмов слияния датчиков, фильтров, коррекций. GPS только может участвовать в долговременной коррекции ухода вертикали, например. Или помогать коррекции в разворотах. При отключении GPS все должно быть ОК, только чуть побольше дрифт будет, но незначительно.
Об этом Garmin прямым текстом пишет в руководстве:

 

[VladP]

Это все выдал известный чат. Поделитесь пожалуйста практическим опытом, какой датчик будет более менее нормально работать в координированных поворотах (шарик в центре)? Магнитометр не интересен так как есть отдельный компас
Спасибо

Микросхема ICM-20948 выдает ОЧЕНЬ приличные значения по гироскопам и акселерометрам. При подборе должных алгоритмов слияния и коррекции, на ней получится вполне точный авиагоризонт.
Если не хочется морочиться с кастомными алгоритмами и фильтрами, микросхемы BNO085/086 выдают вполне приемлемые результаты по встроенным алгоритмам

 

[Иванов]

Интересно, а почему вдруг такое мнение, что авиагоризонт GarminG5 или Dynon умрут через пару минут и вывесят флаги без GPS?
Эти приборы получают информацию о положении самолета не от GPS или другой GNSS, а от внутренних датчиков гироскопов и акселерометров

Значения от внутренних датчиков корректируются по данным GNSS. Данные GNSS имеют приоритетное и наиболее стабильное значение. При отключении канала GPS, ( если стоимость блока датчиков меньше 5 000 000₽ ) горизонт "завалится" через 30 секунд...

 

[VladP]

Значения от внутренних датчиков корректируются по данным GNSS. Данные GNSS имеют приоритетное и наиболее стабильное значение. При отключении канала GPS, ( если стоимость блока датчиков меньше 5 000 000₽ ) горизонт "завалится" через 30 секунд...

Это противоречит логике и документации производителя. Авиагоризонт НЕ МОЖЕТ получить данные о пространственном положении ЛА от GNSS
Я имею в виду нормальный авиагоризонт, а не игрушку на телефоне. Тот, который сделан на гироскопах и акселерометрах для реальных полетов ЛА или БПЛА.
Примеров дешевых дронов, которые часами будут летать без всякого GNSS миллион.

 

[Moreman2008]

Значения от внутренних датчиков корректируются по данным GNSS. Данные GNSS имеют приоритетное и наиболее стабильное значение. При отключении канала GPS, ( если стоимость блока датчиков меньше 5 000 000₽ ) горизонт "завалится" через 30 секунд...

Те приборы которые здесь ребята сами вояют, они используют контроллеры от дронов а там в основном стоит mpu6000 и стоят эти контроллеры до 5000р. Ничего там не заваливается. Или я не понимаю что-то? Как это все работает в контроллере за 5т.р.?

 

[VladP]

Те приборы которые здесь ребята сами вояют, они используют контроллеры от дронов а там в основном стоит mpu6000 и стоят эти контроллеры до 5000р. Ничего там не заваливается. Или я не понимаю что-то? Как это все работает в контроллере за 5т.р.?

Все верно, цена никак не связана со способностью микросхем акселерометров и гироскопов выдавать углы и ускорения.
Это мифы местные

 

[bez_bashni]

Те приборы которые здесь ребята сами вояют, они используют контроллеры от дронов а там в основном стоит mpu6000 и стоят эти контроллеры до 5000р. Ничего там не заваливается. Или я не понимаю что-то? Как это все работает в контроллере за 5т.р.?

т.к. дрон летает большую честь пропеллером вверх в контроллерах типа betaflight используется фильтр Калмана , который рисует горизонт в соответствии с вектором гравитации. Посмотрите видео с дронов-при выполнении поворота с перегрузкой горизонт валится в направлении вектора перегрузки. При использованиии контроллера с данной прошивкой в самолете, горизонт валится в в скоординированном развороте. При прошивке подобных контроллеров для дронов самолетного ,например , прошивкой inav, авиагоризону плохеет без сигнала gps.

 

[Moreman2008]

т.к. дрон летает большую честь пропеллером вверх в контроллерах типа betaflight используется фильтр Калмана , который рисует горизонт в соответствии с вектором гравитации. Посмотрите видео с дронов-при выполнении поворота с перегрузкой горизонт валится в направлении вектора перегрузки. При использованиии контроллера с данной прошивкой в самолете, горизонт валится в в скоординированном развороте. При прошивке подобных контроллеров для дронов самолетного ,например , прошивкой inav, авиагоризону плохеет без сигнала gps.

Понял. Спасибо большое. Ценная инфа.
А чем конкретно гпс помогает авиагоризонту?
Компасу ещё понятно. А вот АГ?

 

[Иванов]

В обсуждении, на одной из выставок, родилась "формула": ТОЧНОСТЬ ИНС - ЛИНЕЙНАЯ ФУНКЦИЯ ЦЕНЫ. Этой "формулы" я и придерживаюсь.

Для корректной работы Авиагоризонта требуется обработать сигнал с датчиков: гироскопов ( угловые скорости ), акселерометров ( ускорения ), трёхосного магнитометра. Полное 'навигационное решение" корректируется по сигналу GNSS. Все эти датчики и модуль GNSS, в том или ином качестве, присутствуют в конструкции "простых" и дешёвых авиагоризонтов для моделей.
Стоимость такой ИНС ( Инерциальной Навигационной Системы ) зависит от точности, стабильности и скорости передачи данных её компонентов. Требуемая точность и стабильность зависит от конкретных применений ИНС на мобильном объекте. То, что успешно работает и стоит не дорого на моделях, не подходит для ЛА бо'льшей массы и диапазона скоростей.

GNSS позволяет позиционировать объект независимо от показаний датчиков ИНС и накопленных ими прогрессирующих ошибок. В алгоритме обработки данных с датчиков, для вычисления координат объекта, обычно, предусмотрено обнуление их значений и привязка к координатам, получаемым от GNSS, если ошибка превышает некоторое значение.

ИНС, которые могут длительно позиционировать мобильный объект с достаточной ( применению ) точностью, без участия данных GNSS, в своём составе имеют лазерные, оптоволоконные или более сложные гироскопы и акселерометры. Такие ИНС применяются в коммерческой авиации и ракетной технике, на подводных лодках и военной технике...

 

[bez_bashni]

ИНС, которые могут длительно позиционировать мобильный объект с достаточной ( применению ) точностью, без участия данных GNSS, в своём составе имеют лазерные, оптоволоконные или более сложные гироскопы и акселерометры. Такие ИНС применяются в коммерческой авиации и ракетной технике, на подводных лодках и военной технике...

Для задач несертифицированного АГ, работающего без жпс, для пробития облочности, случайно попав в инструментальные условия - сгодятся mems чипы высокого класса что-то типа ADIS16470, который в cuav x7pro пихали- завал в пределах 8 градусов в час позволит с запасом по времени в инструменых условиях покинуть эшелон. Т.е. выставив на эшелоне с ним можно лезть в облака минут на 15.

 

[VladP]

Понял. Спасибо большое. Ценная инфа.
А чем конкретно гпс помогает авиагоризонту?
Компасу ещё понятно. А вот АГ?

ГПС может помогать авиагоризонту, сделанному на гироскопах и акселерометрах только тем, что по мере того, как система понимает по спутниковым данным, что траектория движения искривляется или меняется высота например, то меняется алгоритм обработки информации от акселей и гироскопов.
Например --судя по информации от GNSS, самолет начинает менять курс и разворачиваться. Меняется алгоритм коррекции показаний авиагоризонта -- большая часть данных берется с гиро-датчиков и меньшая с акселерометров, так как аксели в разворотах врут. Потом, когда разворот завершен и по сигналам от ГПС видно, что траектория прямая, доля коррекции от акселерометров в показаниях крена/тангажа увеличивается, так как акселерометр в установившемся полете по составляющим векторов гравитации четко покажет -- где верх, где низ.
Вот и всё волшебство GNSS в показаниях АГ
Напрямую GNSS никак не поможет АГ