Цитата(Andy1744 @ 4.11.2013, 11:06)
я думаю , про фильтрацию и организацию самого измерения ,в конкретно такой задаче , полезно мнение Ксении послушать .
Заслушать выступление начальника транспортного цеха хотите? Вот она я!
Говорят, что простота хуже воровства, но я считаю иначе - гораздо полезнее рассмотреть ситуацию в предельно упрощенном варианте (о чем участники слушания должны быть заранее предупреждены), нежели сразу браться за рассмотрение предельного варианта, учитывающего все детали и тонкости. К тому же, сырые данные эксперимента, будучи пропущенными через сложные системы обработки, зачастую начинают жить своей жизнью, проявляя свойства, отнюдь не унаследованные от эксперимента, а приобретаемые в процессе обработки. Именно поэтому самый простой вариант, несмотря на все свои недостатки, заслуживает своего отдельного рассмотрения.
Рассмотрим простейшую модель (только чур не возмущаться, т.к. я и сама осведомлена о ее предельной простоте в ущерб всему остальному). Итак, положим, что с какой-то звезды на небосклоне на нас испускается поток чего-то. Проще всего представить, что это луч света, но для модели будет удобнее отождествить этот поток с потоком ветра (естественно условно).
Если бы у нас были датчики типа турбинок, находящихся внутри трубок, то из таких трех таких трубок следовало бы соорудить конструкцию, в которой все три трубки были бы расположены перпендикулярно друг дружке, наподобие декартовых осей XYZ в 3-мерном пространстве. Тогда бы при любом расположении этой конструкции можно было бы вычислить точку/звезду, откуда дует "эфирный" ветер. Методика определения следовала бы из предположения, что максимальная скорость вращения турбинки достигается в положении, когда она своим торцом направлена на источник дутия. Тогда как в перпендикулярном положении к источнику турбинка не крутится совсем. В этом случае скорости всех трех турбинок можно было рассматривать, как проекции вектора потока, а стало быть, его положение относительно системы трубок/датчиков определялось тривиально.
Более того, в такой простой модели можно было бы использовать чисто астрономический подход из 3-х шагов:
1) Ориентировать оси трубок X и Y в горизонтальной плоскости земли, а трубку Z направить в зенит.
2) Медленно поворачивая конструкцию вокруг вертикальной оси (0-Z), найти такое ее положение, чтобы турбина X остановилась, а вращение турбины Y достигло максимальной величины. Это означало бы, что в этом положении источник потока находится в плоскости Y-Z. При этом направление трубки Y соответствовало его азимуту.
3) А величину склонения легко можно было найти на основании соотношения величин скорости между трубками Y и Z. При Y > Z источник находится ближе как горизонту, а при Z > Y ближе к зениту. Точный угол по отношению к горизонту определяется по арктангенсу двух этих величин, аки катетам.
В методическом плане двигать такую конструкцию было бы нежелательно, т.к. азимут и склонение источника потока может быть рассчитаны из любого ее положения. Но в плане удобства, ориентацию X и Y в горизонтальной плоскости земли, а Z в направлении зенита, было бы разумнее сохранить. Стационарно расположенная конструкция обладала бы еще и таким полезным свойством, что усреднять сырые отсчеты можно было бы неограниченно долго, не будучи стесненными тем обстоятельством, что измеряемые значения меняются в процессе движения/вращения. Т.е. здесь можно было бы отказаться от полиномиальной фильтрации, сохраняющей тренд, а использовать медианную фильтрацию или простое усреднение данных за какой-то достаточно продолжительный промежуток времени (экспозицию).
Теперь вернемся к нашим баранам - дифференциальным датчикам, с рогами под 90°. Такой датчик не даст нам величины падающего на него потока, а даст лишь разность между двумя взаимно перпендикулярными направлениями. Такой датчик приходится вращать (как в астрономическом подходе) до положения с максимальным сигналом. Это положение теоретически должно отвечать положению, когда Cin+ ориентирован по азимуту источника потока, а Cin- перпендикулярен ему.
В целом это более сложный случай для расчета направления к источнику потока, т.к. измеряем не проекцию потока на ось, а разность между проекциями на пару осей. Это не слишком приятное для расчетов обстоятельство, которое озадачивало меня и прежде. Я даже вопрос к собравшимся задавала (мечтая избавиться от прямого угла):
Цитата(Xenia @ 22.10.2013, 23:06 )
В этой связи меня очень интересуют результаты измерений, когда рога расположены не под 90° друг к другу, а под 180°, т.к. направлены ровно в противоположные стороны.
но мне так никто на него не ответил, видимо, полагая, что вопрос праздный.
Что можно сделать для 3D-задачи с прямоугольными датчиками, не меняя их конструкцию? По-видимому, в этом случае вращения никак не избежать, т.к. точки мин/макс приходится искать в процессе кругового сканирования. Хуже того, "отращивание третьего пальца" вверх в этой ситуации малополезно. Короче говоря, с применением сканирования направление источника потока может быть определено всего одним единственным датчиком! Тем паче, что от сканирования избавиться не удается. Процедура получается следующая:
1) Рогообразный датчик XY располагаем в горизонтальной плоскости земли и вращаем его в этой плоскости до нахождения максимальной разности Y-X. Это означает, что в точке максимума рог Y направлен по азимуту источника. Практически для этого надо совершить полный оборот (или несколько полных оборотов) датчика вокруг вертикальной оси для выбора искомого азимута.
2) Располагаем рогообразный датчик на этот раз уже в вертикальной (!) плоскости, образованной направлением найденного в п.1. азимута и точкой зенита. Теперь датчику придется совершить полный оборот, неудобный для осуществления в техническом плане. Но если пока закрыть глаза на механические трудности, то оборот в вертикальной плоскости должен помочь нам определить склонение источника потока над горизонтом. При этом мы остаемся с надеждой, что за это время в азимутальном отношении источник относительно датчика не переместился.
Конечно же очень хочется избавиться от вращений в пользу первой простейшей модели, где датчики измеряют проекции потока, а не разность в перпендикулярных направлениях. Но тут я пока ничего конкретного предложить не могу. Вижу, что для решения такой задачи, по меньшей мере, необходима "общая база", т.к. общая обкладка конденсатора, относительно которой измерялись бы все три (или больше) разностей, ибо только тогда можно было бы в процессе расчета перейти от разностей к абсолютным величинам. Т.е. тогда бы появилась возможность связать все измерения вместе через "общую базу". Тогда как при ее отсутствии мы фактически имеем неизвестные подставки под измеряемыми величинами на каждом из датчиков, что делает задачу определения направления источника невозможным без вращения конструкции. Т.к. именно вращение выполняет здесь функцию вычета этих поставок.