Vnější souřadnicová soustava
Vnější souřadnicová soustava nosiče vůči Zemi má počátek v hmotném středu nosiče, osa $x$ směřuje na sever, osa $z$ do středu Země a osa $y$ je orientována tak, aby byl souřadnicový systém pravotočivý.Vnitřní souřadnicová soustava nosiče
Souřadnicová soustava nosiče je znázorněna na Obrázku 1. Jedná se o v letectví běžně používaný souřadnicový systém, kde počátek je ve středu nosiče (je tedy souhlasný s počátkem vnější souřad. soustavy), osa $x$ je orientována ve směru letu, osa $y$ prochází osou křídel a osa $z$ je orientována tak, aby směřovala směrem dolů a systém splňoval pravidlo pravotočivé souřadnicové soustavy.Obrázek 1: Souřadnicová soustava nosiče |
Poloha a orientace nosiče
Polohu nosiče získáme přímo z polohy určené GPS přijímačem v inerciální jednotce. Tato poloha sice neodpovídá poloze nosiče, jelikož je dána polohou antény, ale vzhledem k tomu, že rozdíl v těchto polohách je minimální vzhledem k ostatním uvažovaným vzdálenostem ve výpočtu přímé kinematické úlohy, lze tento rozdíl zanedbat, případně by byl kompenzován přímo v inerciální jednotce.Orientaci nosiče získáme opět přímo z inerciální jednotky. Inerciální jednotka může být umístěna v rámci nosného objektu tak, že její orientace se neshoduje s orientací nosného objektu. Tato situace je však kompenzována přímo v inerciální jednotce. Orientace je v inerciální jednotce uchovávána v podobě quaternionů.
Popis samotné inerciálně stabilizované platformy
Samotná inerciálně stabilizovaná platforma má čtyři klouby. Dva zajišťují rotaci platformy v azimutální ose a zbylé dva v elevační ose. Pro rotaci okolo jedné osy jsou tedy vždy použity dva klouby. Jeden je schopen rotace o $n\cdot360^\circ$ a je vůči druhému relativně pomalý, druhý je schopen rotace jen ve velmi omezeném rozsahu, ale je velmi rychlý. Pro samotnou stabilizaci se tedy s výhodou využívají převážně ony rychlé klouby.
Pro naše účely je ale výhodnější reprezentovat kamerovou platformu jako otevřený kinematický řetězec s pouze dvěma klouby. Pro přímou kinematickou úlohu pouze přičteme k pomalému kloubu pro danou osu otočení rychlého kloubu. Pro inverzní kinematickou úlohu budeme uvažovat pouze pomalé klouby. Takovýto kinematický řetězec můžeme popsat například Denavit-Hartenbergovou notací. Pro náš případ je také výhodné, že v této notaci se bude shodovat osa kamery a dálkoměru s osou $x$ souřadnicové soustavy posledního kloubu.
$n$ | $\theta_n$ | $d_n$ | $a_n$ | $\alpha_n$ |
---|---|---|---|---|
1 | $q_1$ | $d_1$ | $0$ | $\pi/2$ |
2 | $q_2$ | $0$ | $0$ | $0$ |
\begin{align*}
q_1 &= -(\beta_0 + \beta_1) + \pi \\
q_2 &= \alpha_0 + \alpha_1 - \pi/2
\end{align*}
Obrázek 2: Orientace kloubových úhlů |
Žádné komentáře:
Okomentovat