Powiedzmy, że upuszczam robota w pozbawione cech środowisko i żadne czujniki oparte na polu magnetycznym (magnetometr / kompas) są niedozwolone.

Jakie są metody ustalania, gdzie jest północ?

Śledzenie słońca / gwiazd jest opcją, ale nie jest wystarczająco niezawodne, jeśli wziąć pod uwagę pogodę. Czy potrafisz zaobserwować obrót ziemi za pomocą żyroskopów?

Czy są jakieś sprytniejsze rozwiązania?

Przetrwanie w dziczy może być lepszym miejscem do poszukiwania „znalezienia północy bez kompasu” niż w robotyce, ale oto niektóre elektroniczne adaptacje tych technik, które mogą faktycznie działać na robocie.

Znalezienie północy

Metoda GPS

Oczywiście, Twoim pierwszym wyborem byłoby użycie GPS - linia między każdą parą poprawek da ci kierunek podróży (ale nie zadziała, gdy stoisz w miejscu). Jeśli chcesz czegoś, co działa, gdy stoisz w miejscu (a twój pojazd jest wystarczająco duży), możesz po prostu użyć 2 jednostek GPS rozmieszczonych jak najdalej od siebie na podwoziu i zmierzyć kąt między nimi.

(Pełne pytanie tutaj: /programming/8123049/calculate-bearing-between-two-locations-lat-long )

Jest to zdecydowanie najłatwiejszy i najlepszy sposób, ale aby uczynić rzeczy naprawdę interesującymi, oto kilka innych możliwych, ale niepraktycznych podejść.

Metoda cieniowania

Niech robot użyje swojej kamery, aby obserwował swój cień przez 10 lub 15 minut i odnotuje ruch cienia. Sprawienie, by robot był w stanie rozpoznać własną sylwetkę, stanowi problem sam w sobie, ale z pewnością jest to interesująca rzecz związana z wizją komputerową!

Metoda oglądania analogowego

Jeśli możesz skierować kamerę na zegarek analogowy, możesz skorzystać z faktu, że wskazówka godzinowa wykonuje dwa obroty w ciągu 24 godzin (podczas gdy słońce tylko jeden). Jeśli stworzysz własny zegar analogowy, który obraca się raz na 24 godziny, możesz po prostu skierować znak 0:00 na słońce, a ramię skieruje się na północ. To nie zadziała w nocy.

Utrzymanie północy

Gdy znajdziesz słońce na północy, będziesz musiał dobrze oszacować, gdzie jest podczas ruchu - pogoda i pora dnia uniemożliwiłyby ci ciągły pomiar. Można to zrobić na kilka sposobów:

GPS

Znowu najlepsza możliwa opcja. Para GPS-ów byłaby jeszcze lepsza.

INS

Inercyjne systemy nawigacyjne mogą zapewnić przyzwoite przybliżenie położenia kątowego poprzez podwójne zintegrowanie (zmierzonego) przyspieszenia kątowego. Z czasem nieuchronnie gromadzisz błędy, ale możesz je złagodzić, kupując stopniowo coraz droższe urządzenia INS (poważnie, mogą kosztować dziesiątki tysięcy dolarów). Zakładając, że znasz początkowy nagłówek, INS może go stamtąd śledzić.

Visual SLAM

Możesz użyć wizualnych punktów orientacyjnych, aby zorientować się, którą drogą jest północ. Ponieważ powiedziałeś, że jest to pozbawione cech środowisko, prawdopodobnie nie zadziała. Z drugiej strony nie znam żadnych miejsc w wielkim plenerze na ziemi, które można by uznać za „pozbawione cech”. Oto jeden z możliwych zasobów: http://www.cvlibs.net/publications/icra11.pdf

Triangulacja

Możesz także upuścić własne markery i zastosować techniki geodezyjne, aby utrzymać swoje położenie.

Wiele żyroskopów jest wystarczająco czułych, aby wykryć obrót Ziemi, a zatem uzyskać oszacowanie „prawdziwej północy” (północ rotacyjna, w przeciwieństwie do północy magnetycznej).

Powiedziano mi, że pierwszą osobą, która wykryła ruch obrotowy Ziemi za pomocą żyroskopu, był Léon Foucault, w 1852 r. ( A )

Taka jest zasada działania żyrokompasu i żyto-teodolitu , które są wykorzystywane do znalezienia prawdziwej północy na wielu oceanicznych statkach i w podziemnych tunelach. Mogą bezpośrednio znaleźć północ od zimnego początku. (W przeciwieństwie do „ żyroskopu kierunkowego ” w większości małych samolotów).