Обнаружение Ускорения в автомобиле (iPhone Accelerometer)

Некоторые мысли:

• Гравитация - это векторная величина, а не величина.
• Ускорение, вызванное силой тяжести, и ускорение, вызванное какой-либо другой силой, неразличимы (вы также не можете различить разницу между поворотом и поворотом вашего автомобиля).
• Возможно, вам повезет больше с двумя акселерометрами, но тогда вам понадобятся два телефона.

Если бы это был я, я бы написал заявление об отказе от ответственности, в котором говорится: «Это не работает на холмах, используйте для тестирования прямую ровную дорогу».

PS: Мне нравится денежное вознаграждение за ответы, я обязательно опубликую это как предложение на meta.stackoverflow.com: P

Чтобы решить эту проблему, если возможно, вам нужно будет указать что-то внешнее по отношению к автомобилю . Вероятно, наиболее прямым подходом является использование GPS для измерения увеличения высоты над уровнем моря. То есть рассчитайте уклон холма, используя измеренное усиление по высоте, и используйте его для компенсации измерения ускорения.

Как отмечали другие, на очень глубоком уровне нет способа различить гравитацию и ускорение; это известно как принцип эквивалентности (и было одним из самых важных открытий Эйнштейна). Таким образом, для решения этой проблемы нужно знать больше, чем выходные данные акселерометра, и это усложняет задачу. О различных подходах к проблеме см. здесь .

Ваша лучшая надежда - сослаться на что-то внешнее по отношению к автомобилю, например сигнал GPS, или изображения, чтобы измерить изменение местоположения чего-то вне автомобиля, или магнитного поля Земли и т. Д., Поскольку это будет происходить рядом с много металла (автомобиль) поле земли, вероятно, будет трудно измерить, а непрерывное фотографирование какого-либо эталонного объекта (например, солнца), очевидно, затруднено, поэтому кажется, что GPS - ваш лучший выбор.

Подробнее о том, почему вам нужна внешняя ссылка:

Стоит подумать, можно ли использовать уникальные особенности гравитации: 1) она всегда «включена», 2) всегда имеет одинаковую величину (для этой ситуации). Но когда все, что вы знаете, это общее ускорение, вы не можете надежно разделить два вклада. Как показано на рисунке ниже, недостаточно просто знать величину гравитации ...рисунок ниже нарисован в системе отсчета телефона, где он измеряет результирующее ускорение (черный вектор), а большие цветные стрелки - это возможные векторы силы тяжести, а соответствующие цветные меньшие стрелки - соответствующие векторы ускорения. Таким образом, вы можете видеть, не зная и не угадывая, что у вас недостаточно информации для решения проблемы.

Еще одна вещь, которую вы могли бы сделать, - это интегрировать выходной сигнал гироскопа, чтобы найти угол вектора гравитации. То есть, предполагая, что вы начинаете с плоской поверхности, а затем всегда отслеживаете, где, по вашему мнению, гравитация будет основана на накопленных небольших изменениях. Но это очень подвержено ошибкам, и ваша ошибка в расчетах будет быстро накапливаться со временем; также предполагается, что у вас есть доступ к гироскопу.

Следовательно, единственное хорошее решение - использовать внешнюю информацию.

@The Gazzardian,

Итак, ваша основная проблема, как я понимаю, заключается в определении вектора движения. Вы можете выбрать следующее:

1. Вы делаете выборку скорости, скажем, каждые 0.2 секунды в течение 5 секунд и выключаете выборку на следующие n секунд, чтобы не перегружать ресурс. Теперь из этих точек данных вы сможете определить скорость изменения скорости (есть простые численные методы для нахождения производной по точкам данных). Но это не даст вам ускорения в прямом смысле этого слова, потому что не даст вам направления. AFAIK, акселерометр дает и направление, т.е. насколько он наклонен к одной из осей/гравитации.

Для определения угла воспользуйтесь этим рисунком: Углы и холмы http://lh6.ggpht.com/_p7FIkTnaSc4/S9kkKF7oECI/AAAAAAAABYg/D1tbxNQXo0E/s288/Hill.png

Другой возможный метод - найти дополнительную силу во время подъема на холм. Учитывая дополнительную силу, вы сможете найти угол. Вертикальная составляющая дополнительной силы направлена против, вертикальная составляющая в противоположном направлении, g.

Это не решит вашу проблему полностью, но, надеюсь, это проясняет, что вы пытались сделать. Я верю, что в конечном итоге вам понадобится какой-то другой инструмент, чтобы в полной мере это сделать. GPS, предложенный tom10, звучит для меня как лучший вариант (поскольку нет гироскопа), но я предвижу проблемы с этим, такие как время запаздывания и неточность в координатах GPS (я не знаю, насколько точен iPhone GPS. ).

Во-первых, я предполагаю, что iPhone прочно прикреплен к машине во всем. Для наклона, который идет вверх или вниз без кривой влево или вправо, вы можете выполнить следующие действия для калибровки.

Калибровка

1. Найдите поверхность, угол наклона которой не будет заметно меняться.
2. Найдите вектор ускорения, когда автомобиль не движется относительно дороги.Запишите этот полный вектор (компоненты x, y и z) как v1 . g = | v1 | величина силы тяжести, которая должна оставаться неизменной во всем.
3. Начните двигаться прямо по склону (вверх или вниз, а не в сторону, и, конечно же, плоская поверхность тоже подойдет).
4. Запишите этот полный вектор ускорения как v2 .
5. Найдите v3 , вектор, указывающий движение вперед, взяв v2 - v1 (вычитая гравитацию).
6. Найдите v4 = v3 x ( v1 x v3 ), где x - векторное векторное произведение .
7. Найдите единичный вектор v4 , v5 = v4 / | v4 |

v5 точек в направлении, в котором будет указывать гравитация когда машина стоит на идеально ровной поверхности. Теперь вы можете по крайней мере сказать, находитесь ли вы на каком-то склоне и под каким углом этот склон. Это можно сделать следующим образом:

1. Запишите текущий вектор ускорения, a .
2. Найдите скалярное произведение a и v1 , c = a . v1
3. Если c меньше g (а не равно g), автомобиль находится на склоне. Угол наклона равен theta = arccos (c / g).

Однако здесь мы сталкиваемся с проблемами. Даже если мы ограничимся склонами, которые идут вверх и вниз, а не изгибами / кренами влево или вправо, мы все равно не сможем с уверенностью сказать, идет ли наклон вниз или вверх - только его угол.Первоначально мы можем определить, идет ли машина вверх или вниз по склону, взяв скалярное произведение v1 и v3 (положительное значение указывает на наклон вниз, а отрицательное значение - вверх склон).

Однако вы могли бы использовать тот факт, уменьшается или увеличивается величина вектора общего ускорения по мере увеличения или уменьшения наклона, чтобы сделать предположение, но это не будет точно. Например, если угол (тета) наклона был 0 градусов (или достаточно близок к нему), а теперь это не так, и проекция (скалярное произведение) общего ускорения на единичный вектор v3 уменьшается, тогда мы можем сделать вывод, что машина движется вверх по склону. Опять же, это было бы всего лишь предположением, которое вполне могло оказаться неверным. Я говорю, может, но имею в виду, что иногда это будет неправильно.

Это примерно столько информации, сколько я могу себе представить, получить из системы, которая просто использует акселерометр. Удачи!