Comments 127
В связи с этим световые лучи падают на Землю параллельно, что существенно упрощает вычисления.
Строго говоря, это грубое приближение. Угловой диаметр Солнца - около 0,5°. Соответственно, эта величина определяет максимальную величину расхождения лучей в любой точке, освещённой солнечным светом.
Причем на самой Земле человечеству до сих пор так и не удалось создать источников света, которые светят однородно широко и параллельно.
Это также неверно, потому что свет, проходящий через микроканальную пластину (используется, например, в приборах ночного видения) может обладать большей степенью параллельности.
Тут важны ваши слова "большей степенью": решает масштаб. Хочу вставить свои пять копеек и сказать, что пучок параллельных лучей создать теоретически невозможно, он будет расходиться всегда. Поэтому человечество никогда не создаст такой источник. Меньше всего я понял, зачем это упоминается автором (автору статьи: это не делает статью хуже).
Т.е. чтобы вычислить правильно надо как-то узнать местное время и "Время восхода для своего региона я взял с астрономических сайтов".
Поэтому нельзя взять это устройство и приехать куда-то еще и узнать свои координаты. Астролябия как-то удобнее работает :)
Прошу прощения за то, что ужасный душнила, но не могу удержаться от пары мелких уточнений
Например, за северным полярным кругом (на широтах выше 66.5 градусов) световой день это полгода как и световая ночь.
Не совсем. Полярные день и ночь по полгода только на полюсах, а за полярным кругом они только летом и зимой соответственно, и значительно короче. Весной и осенью там вполне обычные сутки, в дни равноденствий совпадающие с африканскими. Хуже того, полярная ночь часто - не очень-то и ночь, а близка к сумеркам, как впрочем и полярный день. Вашему навигатору вследствие этого будет крайне тяжело поймать момент рассвета и заката - сумерки будут всё продолжительнее и продолжительнее от экватора к полюсам. Позволю себе ещё одно гадкое замечание: погрешность в результате одного изменения - это не очень-то погрешность, а скорее случайность. Попробуйте проводить измерения в разные времена года (хотя бы от зимнего до летнего солнестояния), разумеется в солнечную погоду, чтобы избавиться от влияния облаков, с одной и той же калибровкой. Боюсь, доверительный интервал определения координат, полученных этим методом, может оказаться разочаровывающе широким на широтах, далеких от экватора и превысить уже полученную вами погрешность (хотя я возможно придираюсь - книга Новицкого и Зограф все ещё на меня влияет) Но саму идею в принципе я безусловно приветствую (просто подводные камни в ней огромны и совершенно не очевидны без учебника по астрономии). Честно и со стыдом признаю, что в электронике я плох
Ни в коем случае не извиняйтесь за объективную критику с техническими подробностями. "Душнилой" за такое может назвать только один из тех моральных уродов, которым всё в жизни кажется комедией.
Как же интересно покорители северного полюса в 193x смогли понято, что они на северном полюсе?
Звезд в полярный день не видно. Вместо солнца сумерки.
До развертывания GPS еще 60лет ждать.
Магнитный компас при этом далеко не полностью бесполезен, как и ориентирование по солнцу, плюс счисление пути.
плюс счисление пути.
Ну конечно же! У них в 193x была механическая инерциальная навигационная система!
Три гироскопа (на маховиках 10 оборотов в секунду) и 3 груза на 2х пружинах каждый.
И лог 6 переменных записывался на барабаны с бумагой.
Эйнштейн неплохие деньги поднял на усовершенствовании гирокомпаса в компании с Аншютцем. И смог их сберечь, потому что его друг Герман переводил их в Швейцарию. Два гироскопа (гироскоп Эйзенштейна-Аншютца, по тем временам большой прорыв по сравнению с однороторными. Эйнштейн, будучи патентным поверенным, как раз и смог доказать, что два ротора - это существенное отличие, достаточное для отдельного патента). Как раз 1931 год. Многие подводные лодки оснащались копиями аншютцев. У СССР это был кажется "курс-3". Идея достигнуть полюса на подводной лодке, если не сильно вру, была Аншютца, по крайней мере, он высказал ее одним из первых.
Любопытно, что вы счисление пути только так представляете. Хотя, учитывая употребление вами оборота "как понять" - это не странно.
Ну конечно же! У них в 193x была механическая инерциальная навигационная система!
В некотором роде да. Выглядит как палочка с колёсиком, присоединённым к счётчику. Колёсико катится за санями, движение корректируем по компасу, в конце дня смотрим пройденное расстояние и наносим трек на карту. Вблизи полюса с компасом будет плоховато, переходим на хронометр и наблюдения за солнцем.
Вблизи полюса с компасом будет плоховато, переходим на хронометр и наблюдения за солнцем.
Это в как в полярную ночь за солнцем наблюдать?
Выглядит как палочка с колёсиком, присоединённым к счётчику. Колёсико катится за санями, движение корректируем по компасу, в конце дня смотрим пройденное расстояние и наносим трек на карту.
Да и потом, чтобы добраться до сев полюса надо идти по льдинам, а льдины плавают и их сносит течением.
Это в как в полярную ночь за солнцем наблюдать?
В политбюро не дураки сидят, в полярную ночь наблюдайте за звёздами!
А были в те времена экспедиции в поляную ночь? Не могу себе такое даже представить, запределельный уровень экстрима.
В политбюро не дураки сидят, в полярную ночь наблюдайте за звёздами!
А в СССР все достижения почему-то были только в тех областях, которые проверить невозможно: якобы покорение сев полюса, открытие элементарных частиц, якобы полет в космос, якобы фото с Венеры, якобы грунт с Луны, якобы автоматический полет Бурана, якобы самая глубокая скважина и прочее.
До сих пор нет полной видео-записи якобы полета Юрия в космос.
Удивительно, что не нашли лоялиста, который бы говорил, что СССР его на Луну свозили.
А вот в полете Алана Шепарда 5мая 1961 никаких сомнений нет
https://www.youtube.com/watch?v=3xd9kg-fJ9g&t=1309s
Были. Первые планы достичь самое северной точки заключались в попытке вморозить корабль в лёд и вместе с ним додрейфовать до полюса. Само собой, было понимание, что это дело не одного сезона и даже не одного года.
Вся эта ганка за покорение сев полюса фактически была марафоном за высокую государственную пенсию, которую обещали первому покорителю полюса.
И Пири эту пенсию получил.
По существу смысла и другой причины туда рваться просто не было.
Ну а как же тщеславие и потенциальная возможность назвать какие-нибудь географические объекты в собственную честь?
На сев. полюсе нет никаких островов.
Там водная гладь на которой плавают льдинки.
Все полярники участвовали в схватке за пенсию.
Это не было точно известно.
Впервые об острове сообщил в 1811 году добывавший песца на северных берегах Новосибирских островов зверопромышленник Яков Санников, опытный полярный путешественник. Он высказал мнение о существовании "обширной земли" к северу от острова Котельного. По словам охотника, над морем поднимались "высокие каменные горы".
Антарктическая экспедиция Амундсена 1910-1912 годов: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Teltleir_med_sleder_hunder_og_annet_utstyr,_1911_(7675743094).jpg
Собственно, сам полярный круг - это центральная "ось" широтного пояса, в котором есть один единственный полярный день (22 июня - когда одни сутки не заходит солнце), а полярной точи, к слову, там пока еще нет, так как солнце не точечный источник света. Дальше к полюсу - количество таких дней увеличивается и появляются полярные ночи.
В конце лета в Заполярье есть интересный период: когда сначала очень долгий закат - а потом сразу рассвет. Деревьев нет, городов нет, местность относительно плоская - наблюдать в таких условиях подобные картины весьма.
ну почему же "душнилой" ? мы же здесь за интересностями, а не "сделать как надо". такие факты и ньюансы полезны в раскопках нужного метода-решения
Весной и осенью там вполне обычные сутки, в дни равноденствий совпадающие с африканскими
В дни равноденствия, когда солнечное склонение равно нулю продолжительность светового для равна 12 часам для всех широт.
Поэтому формально, к сожалению, в дни равноденствия (22–23 сентября) и весеннего (20–21 марта) мы ничего не можем сказать про свою широту.
Увы.
Это, своего рода, плата за циничное использование Солнца в качестве навигатора.
В функции зависимости долготы дня от широты (1) видно, что производная по широте переменная.
Это значит что, если вы ходит измерить широту с точностью, скажем, 1 градус, то требования к точности измерения продолжительности светового дня выше на экваторе и ниже у полюсов.
То есть, в северных широтах измерить широту будет проще.
Это хорошая новость для жителей приполярных широт.
Вашему навигатору вследствие этого будет крайне тяжело поймать момент рассвета и заката - сумерки будут всё продолжительнее и продолжительнее от экватора к полюсам.
Моменты времени восхода и заката можно определить не только триггером Шмитта по освещенности 100 люкс.
В моменты восхода заката зенитный угол Солнца (z) равен 90 градусов.
Факт того что зенитный угол Солнца 90 градусов можно зарегистрировать камерой обскура со щелевым горизонтальным отверстием у которого на стенке массив из фоторезистов.
Вот только эту камеру надо установить над крышей.
доверительный интервал определения координат, полученных этим методом, может оказаться разочаровывающе широким на широтах, далеких от экватора и превысить уже полученную вами погрешность
Требования к точности измерения продолжительности дня выше как раз у экватора.
Полярные день и ночь по полгода только на полюсах, а за полярным кругом они только летом и зимой соответственно, и значительно короче. Весной и осенью там вполне обычные сутки, в дни равноденствий совпадающие с африканскими. Хуже того, полярная ночь часто - не очень-то и ночь, а близка к сумеркам, как впрочем и полярный день.
Вероятно это из-за рефракции в атмосфере.
Каша из топора (c)
Прикольно, но "дорогущие цифровые санкционные навигационные приемники" китайского производства стоят 5 недружественных долларов и обеспечивают , в самом худшем случае, погрешность в 100 метров, за время не более 10 минут.
Ваше решение обеспечивает измерение координат с погрешностью 100 000 метров за 1440 минут.
Очевидно, не стоит противопоставлять одно другому. Игра не стоит свеч.
навигационные приемники
Низкоорбитальные спутники сбивать точно умеют, навигационные летают на высотах ~20 тыс. км. Интересно есть ли у крупных стран планы и техника для удаления с орбиты этих спутников в случае обострения конфликта?
Вагон щебня на встречной орбите. Ну или с оптимизацией, шарики из карбида кремния или плотного металла. Далее в дело вступят осколки от столкновений. Это может занять недели и месяцы. Уже сейчас космический мусор проблема, а миллионы искусственных объектов будут в тысячи раз чаще такие разрушения вызывать
https://habr.com/ru/companies/first/articles/735292/
Для аппаратов в магнитном поле Земли в 1960е годы уже испытаны методы проще, атомный взрыв делает потоки заряженных частиц, которые длительное время крутятся в магнитных поясах и вызывают полярное сияние над Тихим Океаном. Если мощность повысить они вероятно пожгут все спутники.
китайского производства стоят 5 недружественных долларов и обеспечивают , в самом худшем случае, погрешность в 100 метров, за время не более 10 минут.
Зато навигацию по фазам освещенности можно использовать для планетоходов (Марс, Луна).
Там как раз никто еще GPS не разворачивал.
Думал, увижу тут полноценную реализацию навигации на контроллере, а тут, если я правильно понял, все расчеты делаются вручную.
Вовсе нет. Все расчеты в микроконтроллере в прошивке.
Пользователю достаточно вечером извлечь SD карту, вставить ее в LapTop и открыть файл с навигационным решением
а там строчка на каждый день
latitude/longitude: 58.880000,35.700000 Deg
latitude/longitude: 55.340000,36.500000 Deg
+
Там же на SD карте есть и низкоуровневая инфа: график освещения, время восхода, кульминации, заката, солнечное склонение и прочее.
Если вы оказались в одних трусах на необитаемом острове, то широту можно вычислить ночью по звёздному небу по углу между двумя прямыми палочками, одна из которых будет свисать вниз, а вторая указывать на центр вращения звёзд, который можно или знать или пронаблюдать в течении ночи.
А вот долготу вычислить без часов вообще никак нельзя, ибо она в принципе привязана к Гринвичу.
Если вы оказались в одних трусах на необитаемом острове
то примерное знание широты вам мало чем поможет.
.jpg){kind=link}
Без знания точного времени, если быть нудным, прошу прощения. А для этого часы не обязательны. До изобретения хронометра точное время вычисляли астрономически, правда это требовало хороших наблюдений, и наблюдательный пункт был стационарным. Луну наблюдали (низкая точность, не довели до ума, зато наблюдать легко), и спутники Юпитера (высокая точность, даже конечность скорости света так впервые обнаружили, но наблюдать было сложно даже с земли. Но астрономический способ определения времени на них р был завязан - в стационарных пунктах были центры синхронизации хронометров. Вывести точное время "в часах" с Гринвича в какую-нибудь Австралию долгое время можно было только с сильной потерей точности). Центр вращения легко определяется только в северном полушарии. В южном будут проблемы
Да, если у вас есть под рукой каталог небесных событий с указанием точного времени их в известном часовом поясе, то действительно можно определить смещение относительно гринвического меридиана.
И даже без часов, хотя простейшие водные соорудить можно, можно примерно прикинуть в каком секторе долгот вы находитесь, хотя вы скорее всего это и так подозревали, не телепортировали же вас на остров.
Но я тут подумал каталог с собой иметь не нужно. Нужно просто соорудить часы. И записывать наблюдаемые астрономические события с указанием времени. Потом эти записи положить в бутылку, если её прибило к берегу и отправить по течению. Если повезёт и бутылку выловят, то потом можно через Stellarium установить точку с которой были сделаны наблюдения.
Вообще-то современными методами можно вычислить долготу и без часов.
Наблюдаем два небесных тела (две звезды), на сфере получается две окружности, которые пересекаются в 2х точках. При помощи гиперболических функций находим координаты точек - мы в одной из них. Выбираем какая точка подходит больше (это обычно достаточно очевидно или решаем уравнение еще для пары других звезд)
Наблюдаем два небесных тела (две звезды), на сфере получается две окружности, которые пересекаются в 2х точках.
time lapse звездного неба показывает, что окружности любых 2х звезд не пересекаются а образуют концентрические окружности
Вы не поняли процесс. Берем высоту звезды используя секстант. Множество точек откуда звезда наблюдается под этим углом - это окружность на земном шаре. Для второй звезды - получаем вторую окружность. Находим их пересечение - две точки откуда эти звезды наблюдаются под своими углами. Окружности, по которым "бегут" звезды к этим окружностям отношения не имеют.
Я не понял как проделав все вышеописанные действия можно узнать долготу. Каталог нужен?
Альманах звезд - да, чтобы знать склонение наблюдаемых звезд (в течении суток не меняется, так что время не важно) Далее достаточно уметь вычислять только гаверсинус - вики. Альманах тоже не сильно меняется, собственное движение большинства звезд составляет сотые или всего тысячные доли секунды дуги в год.
Я тоже не понял что подразумевает TedBeer.
Хоть кто-нибудь понял, что имеет в виду TedBeer?
TedBeer, может Вы нарисуете картинку-схему которая поясняет Ваш подход.
Как говорят в соседней вам Англии "картинка стоит тысячи слов"
Имея звёзный альманах - по 2-3 звёздам можно вычислить и широту и долготу. Круги - геометрическое место точек на земле - где некие два светила наблюдаются под некими двумя углами места (высотами над горизонтом). Пересечение кругов - даёт два возможных места наблюдения. Одно отсеивается на основе счисленного пути. Либо - используется ещё одно светило. Картинка из ссылки @TedBeer
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/52/Gauss_PZX1-PZX2_v4_cr.png
P.S. Какой однако ублюдский редактор сделали...
Тут даже по картине не понята суть идеи. Нужна видео анимация для понимания.
Что-то ссылка на книжку покорёжилась: "Средства навигации малых судов".
Широту точки наблюдения можно также вычислить по уравнению (1,45 ), если научиться измерять азимут точки восхода или заката Солнца.
Плюс нужны часы для вычисления сколнения betta
геометрическое место точек на земле - где некие два светила наблюдаются под некими двумя углами места (высотами над горизонтом). Пересечение кругов - даёт два возможных места наблюдения. Одно отсеивается на основе счисленного пути. Либо - используется ещё одно светило.
Пересечение малых кругов одинаковой высоты светил - это классический метод, который преподают в мореходных училищах. Курс трудный. Нужен секстант, часы и 2 человека.
Работает только утром и вечером так как надо чтобы были видны и звезды и горизонт.
Вручную обсчитывать трудно, но есть приложения калькуляторы.
Точность 20..30 миль
Я понял. Надо было показать эту картинку.
Но какие именно 2-3 звезды надо взять?
И откуда узнать географические координаты окружности для этой конкретной звезды, для этого конкретного времени, когда эта конкретная звезда видна под углом Z?
Да и потом, как автоматизировать измерение угла конкретной звезды над горизонтом?
Секстант - это вообще ручной прибор.
Звезды практически любые.
Мой ответ был на коммент про необитаемый остров и что нужны часы для вычисления долготы. Я указал, что современные методы позволяют обойтись без часов и даже без калькулятора. Про автоматизацию речи не идет.
Можно использовать опорно-поворотную платформу с 4мя фоторезисторами с + образной перегородкой, как использовались в ракетах в 198x. Или как тут
https://habr.com/ru/companies/ruvds/articles/718680/
Получится автоматический секстан для Солнца.
Только надо пару энкодеров поставить и электронный компас.
С таким устройством по измерениям высоты Солнца (h) и азимуту (A) и RTC можно мгновенно вычислять широту и долготу.
В любом учебнике 197x-198x по астрономии для ВУЗов есть тригонометрические астрономические формулы для этого.
Ночью же использовать другие формулы для Луны.
Тогда получится автоматический навигатор по углам.
Это устройство очень пригодилось бы как вспомогательная навигационная система для кораблей, самолетов, поездов и прочего.
Особенного года глушат GPS.
Также можно вычислить широту и даже долготу по MEMS акселерометру или маятнику с часами.
Дело в том что Земля из-за центробежного вращения приплюснута (в виде томата). Поэтому на северных широтах ускорение свободного падение выше чем на экваторе.
В связи с этим если измерить ускорение свободного падения MEMS акселерометром и сопоставить его с картой гравитационного поля планеты,
то можно вычислить широту и вероятно оценить и долготу.
https://www.astronet.ru/db/msg/1191675
https://habr.com/ru/articles/97749/
https://www.youtube.com/watch?v=QK8u2wKIKt8
(начало на 7:00)
Если вы оказались в одних трусах на необитаемом острове, то широту можно вычислить ....
Если соорудить в пещере огромный маятник Фуко и измерять на сколько отклонилась плоскость колебаний за час (время мерять другим маятником 1 метр длинной), то можно по формуле вычислить широту.
Широту точки наблюдения можно также оценить если научиться измерять азимут точки восхода или заката Солнца.
Сопротивление фоторезистора зависит не только от освещенности, но и ещё от температуры.
-фоторезистор можно жарить в термостате градусах на 70.
-если параметры линейные, то можно подобрать довесок с противоположным ТКС
-взять термодатчик и корректировать в цифре
Концепт очень интересный и найдёт своё применение, мне кажется что его основной минус это влияние облачности на начало и конец дня, так, например высоко висящие облака могут переотражать свет Солнца из за горизонта. Так же плотная облачность затемнять утренние и вечерние часы. Ну и проблема светового загрязнения от городов, подсветка тоже будет влиять.
а я хотел тараканов считать фотодатчиком с передачей по ESP.. и то веселее
Как я понимаю, высокая точность часов реального времени не критична для данной задачи. Возможно использовать RTC микроконтроллера, подключив внешний кварц на 32 кГц. Пропадёт необходимость во внешних часах.
Идея, безусловно, занятная. Но мне, почему-то вспомнился анекдот. Идёт мужик утром через парк. Проходит мимо фонтана, оттуда высовывается чья-то голова и просит: Мужик, подскажи, пожалуйста, куда меня занесло. Мужик отвечает: Это фонтан в парке Победы. Голова ему: Да на#@й эти подробности, город какой?
Тогда можно прибегнуть к помощи GNSS RTK
https://habr.com/ru/articles/648247/
Очень интересная статья и подход. Понравилось описание. Лично я очень люблю какие-то необычные решения.
Лично я очень люблю какие-то необычные решения.
Думаю Вам тогда понравятся эти два текста
H-мост: Load Detect (или как выявлять вандализм)
https://habr.com/ru/articles/709374/
Задача про две ёмкости для жидкости
https://habr.com/ru/articles/662561/
Можно попробовать камеру обскура. Внутри фотодатчик, нацеленный на юг. Самый яркий луч (если нет облачности, конечно) будет от солнца. Это можно выставить порогом срабатывания так, чтобы вне яркого дня вообще не срабатывал. Таким образом можно примерно оценить время местного полудня (а соответственно и долготу). Для широты конечно лучше высоту определить, но тут либо линейка датчиков (сложно и принцип другой, неспортивно) или механическая развертка (но это два датчика: фото и угол поворота) ну и по ширине он должен захватывать больше, чем по высоте - высота важна для точности, а ширина такой, чтобы вся аналемма по ширине уместилась, иначе придется поправку вправо-влево от юга делать, да и магнитное склонение учитывать, если устанавливать по компасу. Лучше конечно установить ночью по Полярной звезде. В южном полушарии конечно проще по компасу
Такими темпами можно и к роботизированному тахеометру с камерой прийти)
Конечно, Б/У телескоп с моторизированной монтировкой будет значительно дешевле.
Внутри фотодатчик, нацеленный на юг.
Очень трудно определить точное направление на юг.
Можно попробовать камеру обскура. Внутри фотодатчик, нацеленный на юг. Самый яркий луч (если нет облачности, конечно) будет от солнца. Это можно выставить порогом срабатывания так, чтобы вне яркого дня вообще не срабатывал.
Камерой обскура можно также точнее время восхода и заката зарегистрировать.
Ибо зенитный угол Солнца во время восхода и заката равен 90 градусов.
Усреднить видимую фоторезистором яркость, накрыв его матовой полусферой?
Подправить резкие колебания яркости поправками на рассчитатанную яркость?
Секстант точнее и быстрее будет. Но идея прикрутить электронику для навигации по Солнцу (и возможно звёздам), выглядит интересно, надо будет над этим подумать
А вообще измерения звезд при помощи секстана - не самое сложное в навигации, поэтому датчики можно, думаю, заменить глазом. Это практический навык. Самое сложное - навигационные вычисления. Это очень образно и доходчиво описал ещё Джон Сильвер в разговоре у бочки яблок на борту Испаньолы. А на Ардуино астровычислитель реализовать как раз таки можно. Даже сейчас это выглядит интересным, а в Золотой Век пиратства какой-нибудь капитан Флинт за такое душу бы продал, не задумываясь. И вычисление положения полюса мира по звездам, на нем не лежащим (для южного полушария - вообще огонь, мне кажется. Астрокомпас, чтобы вычислить местное магнитное склонение и определить деривацию вашей каравеллы). Или вычислить точное местное время (тут и долгота появится). Ноктюрлабиум на Ардуино не думали реализовать? С такими возможностями он даже в южном полушарии будет работать (настоящий ноктюрлабиум к сожалению навести на полюс мира можно только в северном, в южном вычислительных способностей межушного ганглия не хватает)
деривацию
Девиацию компаса каравеллы, наверное.
Ноктюрлабиум на Ардуино не думали реализовать?
Думал. Но углы в электронике очень трудно мерять.
Надо либо энкодер, либо резольвер подключать, а это дорого и надо много custom 3D деталей проектировать на CNC потом вытачивать.
Акселерометр (или гироскоп, нн знаю как он правильно называется) на прозрачную пластину, на которой нарисована линия. На линию поймать две звезды (список удачных пар звёзд надо заранее. Две-три пары, больше все равно не нужно. Измерения должно быть два с интервалом таким, чтобы небо заметно провернулось (несколько часов в идеале, для точности. Это как раз контроллер на себя и возьмет).В зените такой угломер работать не будет, но можно просто не выбирать пары звёзд близко к зениту. Абсолютную высоту над горизонтом так не определить, но для определения местного времени должно хватить. Что-то вроде коробки с прозрачным окошком с визирной линией. На вытянутых руках совместили с парой звезд, нажали кнопку под пальцем. Подождали, повторили. Оно вычислило по двум углам и разнице времен между измерениями, в каком положении были звёзды - есть местное время (и долгота). Для широты надо высоту от горизонта мерять. Тут точное измерение угла - или оптика, или механика с секстаном. Это да, сложно.
А на Ардуино астровычислитель реализовать как раз таки можно.
Какую конкретную задачу может решать этот абстрактный астро вычислитель?
Какие данные на входе какие на выходе?
Самое сложное - навигационные вычисления.
Разве ещё нет мобильных приложений для обработки измерений с секстанта?
Добавлю пару способов для улучшения метода:
Магнитное поле направлено не параллельно поверхности. Также магнитный полюса нашей планеты не совпадают с осью вращения.
Если дополнительно использовать трехосный магнитометр, то можно использовать магнитное склонение + наклонение. Нужна также база этих склонений и куча математики :) и условие, что рядом нет кучи железа
Подробнее, тут https://en.m.wikipedia.org/wiki/Magnetic_dip и https://en.m.wikipedia.org/wiki/Magnetic_declination
Если брать MEMS гироскоп и переодически его поворачивать на небольшой угол, то можно с некоторой погрешностью определять направление оси вращения планеты (так работает гироскопический инклинометр - из-за силы кориолиса, гуглите статьи по фразе "North Finding System Using a MEMS Gyroscope"). Тогда не потребуется ждать, когда тень от палки короче всего + работает в пасмурную погоду и под поверхностью.
И магнитометры и гироскоп стоят относительно недорого
Тут самая засада в металле. Помню, попал мне в руки компас - пользоваться им в городе или даже поселке часто невозможно. Его мотает туда-сюда. Как оказалось, у нас под ногами этого железа закопано слишком много. У меня сейчас на столе простенький компас лежит - он как и смартфон врёт почти на 90 градусов
Мой старый мобильник-недосмарт просил несколько раз перевернуть его в нескольких плоскостях при включении навигации - калибровал компас.
ЕМНИП, такое требование и у английского microBit. Можно покопать исходники.
Пластмассовый компас не просил его переворачивать, но я его и переворачивал и тряс. Калибровки он не требует и исходников не имеет. В разных местах комнаты показывает в разные стороны
Я в том смысле, что если уничтожение девиации встроенного компаса не было предусмотрено, то и переворачивать не просят.
Теорию, алгоритм и формулы - можно посмотреть тут.
Что-то ссылка покорёжилась: "Средства навигации малых судов".
5--радио электронная борьба для GNSS не работают в этом случае. Никто не может выключить Солнце.
Я бы на вашем месте не зарекался.
1 добавить компас
2 сделать систему слежения за солнцем из 4х фоторезисторов. Добавится максимальный угол нахождения солнца относительно горизонта
3 упустил, непонял из статьи, учитывается ли что за время светового дня земля сдвинулась? Плюс учитывается ли продолжительность ночи? Плюс после первого приблизительного измерения по моему нужно добавить корректировку времени
сделать систему слежения за солнцем из 4х фоторезисторов. Добавится максимальный угол нахождения солнца относительно горизонта
Для этого надо 2х Pan/Tilt осевую поворотную платформу конструировать.
А это SlipRing, энкодеры/резольверы, куча механики. типа этого. 70 кг!
Очень дорого.
Плюс ставить только на крыше.
Плюс надо быть свахой, чтобы подобрать 4 фоторезистора по одинаковым параметрам.
3 упустил, непонял из статьи, учитывается ли что за время светового дня земля сдвинулась?
нет
Плюс учитывается ли продолжительность ночи?
нет
1 добавить компас
Зачем? Как компас поможет определить широту или долготу?
Я конечно не большой специалист в этом
Мне кажется если, например, сориентировать узкую щель с юга на север, можно достаточно точно определить локальный полдень (в полдень солнце на юге
), и зная точное время по Гринвичу определить долготу
Щель делается достаточно легко. Два фотоэлемента располагаются близко напротив друг-друга. Если солнце в одной плоскости со щелью они оба будут освещены одинаково. Как вариант 2 фоторезистора "смотрящих" на солнце разделённых перегородкой
В плохую погоду любой способ определения координат по солнцу будет работать плохо (
Солнце в полдень точно на юге 4 раза в год. Остальное время оно то опережает, то догоняет свое место. То есть за год положение солнца в полдень чертит не линию от зимнего до летнего солнцестояния, а восьмерку - аналемму. Интернет говорит, что ее ширина 7,7 градуса. Но наверное такой точности хватит в первом приближении (хотя полярная звезда отстоит от полюса меньше чем на два градуса (почти один), и определение по ней явно точнее
2 сделать систему слежения за солнцем из 4х фоторезисторов. Добавится максимальный угол нахождения солнца относительно горизонта
Вы имеете в виду теневой датчик так тут.
https://habr.com/ru/companies/ruvds/articles/718680/
Так?
да да, по такому принципу
В 196х были ещё головки инфракрасного самонаведения ракет.
https://dzen.ru/a/W6-X2pWzYACtPete
на основе 2х вращающихся энкодерных дисков.
Тоже в теории можно такую головку на Солнце наводить и получится автоматический секстан.
Раньше (лет 15 назад) моделисты делали довольно точный искусственный горизонт на OSD с помощью нескольких ультрафиолетовых фотодиодов по каждому борту самолётика. Он спокойно работал во время облачности.
Как альтернативный вариант калибровки — считать скользящее среднее и медианное по всему дню значение, когда первое значение будет ниже второго, то это ночь. Ну и наоборот, когда среднее выше медианного, то день.
В качестве регулируемых параметров: окно среднего и возможный порог перехода. Правда тогда появляется «серая зона».
Что-то я не понял.
Вот Вам файл с реальными сырыми измерениями освещенности.
https://drive.google.com/file/d/1pKP0vv9KiLyAndsXhlxHy9hG52nkpEEX/view?usp=drive_link
Попробуйте своим методом вычислить широту и долготу, где этот график освещения был записан.
Пусть будет погрешность хотя бы 100 км.
Хабр торт!!1
Я давно мечтаю о точно таких же бытовых настенных/настольных часах (подробности). Навигация мне в них не нужна, но нужно чтобы они много лет (15-20) могли без вмешательства показывать более-менее точное время (плюс минус минутки полторы-две - обычная бытовая точность). Но чтобы я точно знал что они не ушли на полчаса из-за того что про них на 3 года все домашние забыли. Потому что GPS-протоколы приходят и уходят, радиостанции закрываются, интернеты отваливаются, пароли забываются
Можно неточность показаний как-то обыграть на дисплее - пусть минутная цифра дёргается как-то непрерывно, намекая на свою неточность. Или если механическая стрелка то пусть гуляет немного вперёд-назад. Чтобы при взгляде любой непосвящённый ощутил приблизительно точность этих часов.
Единственное, для долговечности я бы заменил источник питания на какой-то более долгоиграющий, а также заменил флешку на FRAM. Всё во имя долговечности, цена тут на втором месте.
Также идея для чуть более скрытной и точной независимой навигации: для долготы использовать упомянутое радиоизлучение Солнца (тут нужно определиться с частотами чтобы понять возможные габариты устройства), а для широты - твердотельный лазерный волоконно-оптический гироскоп. Кажется, прецессия по типу маятника Фуко даст нам широту
Фоторезистор = Навигатор