Различия

Здесь показаны различия между двумя версиями данной страницы.

--- lesson6 [2020/02/04 12:26]
golikov
+++ lesson6 [2020/03/25 16:28]
@@ Строка 1: / Строка 1: @@
-====== 06 Урок. Калибровка магнитометра ======
-===== Получение сырых данных для калибровки магнитометра =====
-По умолчанию магнитометр не откалиброван, т.е. выдает неточные значения. Уточненные значения можно получить из сырых данных путем калибровки, которая заключается в нахождении матрицы преобразования и вектора смещения. Сырые данные с магнитометра можно получить, выполнив код на языке Python, представленный ниже. Во время сбора данных магнитометр необходимо хаотично вращать, стараясь повернуть его во все возможные стороны.
-Код на Python.
-<file python raw_data.py>
-def control(): #Основная программы, в которой вызываем остальные функции
-	mgn_result = [0,0,0,0] 		#Инициализируем mgn_result
-	num = 1
-	magnetometer_turn_on(num) 	#Включаем магнитометр
-	sleep(1)
-	for i in range(500):		#Выполним 500 измерений
-		mgn_result = magnetometer_request_raw(num)
-		if not mgn_result[0]: #Если датчик не вернул сообщение об ошибке
-			print mgn_result[1], mgn_result[2], mgn_result[3]
-		sleep(0.05)			#Задержка пять сотых секунды
- 	magnetometer_turn_off(num)	#Выключение магнитометра
-</file>
-Код на С.
-<file c raw_data.c>
-#include <stdio.h>
-#include <stdint.h>
-void control(void){ //Основная программа, в которой вызываем остальные функции
-/*Для вывода данных необходимость в объявлении массива отпадает*/
-	int16_t mgn_result[] = {0, 0, 0, 0}; //Инициализируем mgn_result
-	uint16_t num = 1;
-	magnetometer_turn_on(num); //Включаем магнитометр
-	mSleep(1000);
-	int i;
-	for (i = 0; i < 500; i++) //Выполним 500 измерений
-	{
-		mgn_result[0] = magnetometer_request_raw(num, &mgn_result[1],&mgn_result[2],&mgn_result[3]);
-		if(!mgn_result[0]){ //Если датчик не вернул сообщение об ошибке
-			printf("%d, %d, %d\n", mgn_result[1], mgn_result[2], mgn_result[3]);
-		}
-		mSleep(50); //Задержка пять сотых секунды
-	}
-	magnetometer_turn_off(num);
-}
-</file>
-Соедините БКУ с СЭП и магнитометром как на прошлом уроке. Не прикрепляйте магнитометр к пластине, чтобы его было удобно вращать. Загрузите программу в Орбикрафт и запустите ее. Хаотично вращайте магнитометр, чтобы собрать сырые данные со всех возможных направлений.
-Сохраните полученные данные в файл с расширением txt. Для этого выделите все результаты с помощью Ctrl+A, скопируйте с помощью Ctrl+C и сохраните.
-===== Анализ работы программы =====
-В программе используются следующие функции работы с магнитометром:
-<code python>magnetometer_turn_on(num)</code> – функция включения магнитометра, где num – это номер магнитометра.
-<code python>magnetometer_request_raw(num)</code> – функция возвращающая сырые данные измеренные магнитометром с номером num, представляющие собой список из 4 числовых значений.
-Поэтому считанные данные мы помещаем в список mgn_result, состоящий из 4 значений.
-<code python>
-mgn_result = [0,0,0,0]
-mgn_result = magnetometer_request_raw(num)
-</code>
-Первое значение списка возвращает информацию об ошибке. Если возвращено значение 0, то ошибки нет, если 1, то датчик не соединен, если 2, то ошибка в программе.
-В программе использован оператор цикла for i in range(1000) который будет выполнен 1000 раз, соответственно будет выведено 1000 значений.
-Эти значения понадобятся на следующем уроке при калибровке магнитометра.
-===== Анализ полученных данных в Excel =====
-Откройте полученный файл с данными с Excel. Нажмите Ctrl-O и выберите папку с файлом. По умолчанию Excel не открывает файлы типа txt, однако если в поле ввода имени ввести * и нажать на Enter, то будут показаны все файлы. Выберите файл с данными и нажмите Открыть.
-{{::06image001.png?nolink&400|}}
-Запустится мастер импорта. Нажмите Далее. На второй странице укажите что символом-разделителем столбцов является пробел.
-{{::06image002.png?nolink&200|}}
-{{::06image003.png?nolink&200|}}
-Убедитесь, что в окне с образцом разбора данных все столбцы с данными разделены вертикальными линиями и нажмите Далее.
-{{::06image004.png?nolink&200|}}
-Формат данных столбцов оставьте общим. Нажмите Готово и данные будут загружены в лист Excel.
-{{::06image005.png?nolink&200|}}
-Теперь нужно построить график, чтобы выявить и удалить значения, которые измерены с большой ошибкой.
-На графике эти значения будут выбиваться из общего ряда. Кликните по заголовку столбца чтобы выделить его целиком.
-{{::06image006.png?nolink&200|}}
-Кликните Вставка и выберите точечную диаграмму.
-{{::06image007.png?nolink&200|}}
-Будет построена точечная диаграмма, на которой хорошо видны точки, которые выбиваются из общего ряда.
-{{::06image008.png?nolink&400|}}
-Наведите на точку курсор и увидите значение.
-{{::06image010.png?nolink&200|}}
-Найдите в таблице строку с указанным значением и удалите ее целиком.
-Аналогичным образом удалите ошибочные точки из второго и третьего столбцов.
-{{::06image011.png?nolink&400|}}
-{{::06image013.png?nolink&400|}}
-Сохраните файл в формате txt. На вопрос о сохранении в текстовом формате ответьте Да.
-{{::06image015.png?nolink&600|}}
-Запомните где сохранен этот файл, он потребуется на следующем этапе калибровки магнитометра.
-===== Получение калибровочных коэффициентов =====
-Скачайте программу Magneto по ссылке [[https://yadi.sk/d/PYE1AKEkmUa1Kg|Скачать Magneto]]
-Разархивируйте и запустите программу Magneto.
-{{::06image017.png?nolink&400|}}
-Введите в окно, отмеченное цифрой 1, значение 700, затем нажмите на кнопку Open и выберите файл с сырыми данными, очищенный от ошибок. Затем нажмите на кнопку Calibrate.
-Программа Magneto вычислит и отобразит поправочные коэффициенты.
-В дальнейшем нам потребуются не все коэффициенты, рассчитанные программой Magneto
-, а только три значения Combined bias (b) и девять значений Correction for combined scale factors.
-{{::06image018.png?nolink&400|}}
-===== Тест откалиброванного магнитометра =====
-Загрузите в Орбикрафт следующую программу, которая произведет 60 измерений с шагом в 1 сек. Используйте распечатанный транспортир и магнитометр с линейкой.
-Коэффициенты для функции def mag_calibrated возьмите из программы Magneto.
-{{::06image019.png?nolink&400|}}
-Скопируйте округленные значения следующим образом.
-{{::06image020.png?nolink&600|}}
-Код на Python.
-<file python calibr.py>
-import math
-time_step = 1		# Временной шаг измерений
-mag_num = 1		# Номер магнитометра
-# Функция mag_calibrated вносит поправки в показания магнитометра с учетом калибровочных коэффициентов
-def mag_calibrated(magx,magy,magz):
-	magx_cal = 1.06*(magx + -7.49) + -0.01*(magy + -23.59) + 0.07*(magz + -108.24)
-	magy_cal = -0.01*(magx + -7.49) + 1.11*(magy + -23.59) + 0.09*(magz + -108.24)
-	magz_cal = 0.07*(magx + -7.49) + 0.09*(magy + -23.59) + 1.00*(magz + -108.24)
-	return magx_cal, magy_cal, magz_cal
-def initialize_all():
-	print "Enable magnetometer", mag_num
-	magnetometer_turn_on(mag_num)
-	sleep(1)
-def switch_off_all():
-	print "Disable magnetometer", mag_num
-	magnetometer_turn_off(mag_num)
-def control(): # основная функция программы, в которой вызываются остальные функции
-	initialize_all()
-	mag_state = 0 		# Инициализируем статус магнитометра
-	alpha_goal = 0		# Целевой угол
-	omega_goal = 0 		# Целевая угловая скорость
-	for i in range(60):
-		# опрос датчиков и маховика
-		mag_state, magx_raw, magy_raw, magz_raw = magnetometer_request_raw(mag_num)
-		if not mag_state: # если магнитометр вернул код ошибки 0, т.е. ошибки нет
-			magx_cal, magy_cal, magz_cal = mag_calibrated(magx_raw,magy_raw,magz_raw)
-			mag_alpha = math.atan2(magy_cal, magx_cal)/math.pi*180
-			print "mag_alpha atan2= ", mag_alpha
-		elif mag_state == 1:
-			print "Fail because of access error, check the connection"
-		elif mag_state == 2:
-			print "Fail because of interface error, check your code"
-		sleep(time_step)
-	switch_off_all()
-</file>
-Код на С.
-<file c calibr.c>
-#include <stdio.h>
-#include <stdint.h>
-#include "libschsat.h"
-#define LSS_OK 0
-#define LSS_ERROR 1
-#define LSS_BREAK 2
-#include <math.h>
-const int time_step = 1;
-const uint16_t mag_num = 1;
-int mag_calibrated(int16_t *magx, int16_t *magy, int16_t *magz ){
-//Функция mag_calibrated вносит поправки в показания магнитометра с учетом калибровочных коэффициентов
-	float magx_cal;
-	magx_cal = 1.06*(*magx + -7.49) + -0.01*(*magy + -23.59) + 0.07*(*magz + -108.24);
-	float magy_cal;
-	magy_cal = -0.01*(*magx + -7.49) + 1.11*(*magy + -23.59) + 0.09*(*magz + -108.24);
-	float magz_cal;
-	magz_cal = 0.07*(*magx + -7.49) + 0.09*(*magy + -23.59) + 1.00*(*magz + -108.24);
-	*magx = (int16_t) magx_cal;
-	*magy = (int16_t) magy_cal;
-	*magz = (int16_t) magz_cal;
-	return 0;
-}
-void initialize_all(){
-	printf("Enable magnetometer %d\n", mag_num);
-	magnetometer_turn_on(mag_num);
-	Sleep(1);
-}
-void switch_off_all(){
-	printf("Disable magnetometer %d\n", mag_num);
-	magnetometer_turn_off(mag_num);
-}
-int control(){
-	initialize_all();
-	int mag_state = 0;
-	int16_t mgx_cal=0;
-	int16_t mgy_cal=0;
-	int16_t mgz_cal=0;
-	int16_t *magx_cal = &mgx_cal;
-	int16_t *magy_cal = &mgy_cal;
-	int16_t *magz_cal = &mgz_cal;
-	int i;
-	for ( i= 0; i < 60; i++){
-		mag_state = magnetometer_request_raw(mag_num, magx_cal,magy_cal,magz_cal);
-		float mag_alpha;
-		if (!mag_state){
-			mag_calibrated(magx_cal,magy_cal,magz_cal);
-			mag_alpha = atan2(mgy_cal, mgx_cal)/ M_PI *180;
-			printf("mag_alpha atan2 = %f\n", mag_alpha);
-		}
-		else if (mag_state == 1){
-			printf("Fail because of access error, check the connection");
-		}
-		else if (mag_state == 2){
-			printf("Fail because of interface error, check your code");
-		}
-		Sleep(time_step);
-	}
-	switch_off_all();
-	return 0;
-}
-</file>
-Поворачивайте магнитометр с шагом в 30 градусов и записывайте выдаваемое значение угла в таблицу EXCEL. Должна получится примерно вот такая таблица с данными.
-{{::06image_26.png?nolink&200|}}
-===== Анализ данных в Excel =====
-Проанализируйте полученные данные как на прошлом уроке.
-{{::06image022.png?nolink&200|}}
-{{::06image023.png?nolink&200|}}
-{{::06image024.png?nolink&200|}}
-Средне значение разности между измеренными углами 30.
-Стандартное отклонение вычисленных разностей от среднего значения 1.3.
-Процентное соотношение среднего значения и стандартного отклонения 4%.
-Измеренное на прошлом уроке процентное соотношение составляло 17%, следовательно, откалиброванный магнитометр измеряет примерно в 4 раза точнее.

Конструктор спутника "ОрбиКрафт"

Инструменты пользователя

Инструменты сайта

Различия

Инструменты страницы