Компас в смартфоне

D.2.> То есть с помощью нескольких гироскопов и обработки их "показаний" мы и в смартфоне получаем искомое направление?

Похоже так оно и есть - в составе iPhone SE (и 5S) нет магнитных датчиков, зато есть "Трёхосевой гироскоп"

А вот в 3GS вроде магнитный датчик есть (в Вики написано и в официальной спецификации указывается на магнитные помехи), но нет того трёхосевого гироскопа"

D.2.> В процессе ремонта мы поспорили-порассуждали с мастером - а как собственно определяется север в этих компасах?

Обычно так: Эффект Холла: в чём заключается явление, измерения датчиками, основанными на элементах Холла, формула расчетов

D.2.> На магнит - не реагирует вроде.

А вы как проверяли? От магнита, который прилипает к холодильнику, датчик магнитного поля Земли зашкалит.

D.2.> Акселерометр - вроде не при делах. GPS без движения не должен уметь определять направление....

GPS может при наличии направленной антенны. Точнее, чуствительной к поляризации сигнала. У GPS левая ЕМНИМС. Это позволяет определить направление на спутник достаточно компактной антенной.

D.2.> Лазерный видимо "приводится" по аналогии с ...

Нет там никакого лазерного гироскопа. Обычный MEMS акселерометр.

D.2.> То есть с помощью нескольких гироскопов и обработки их "показаний" мы и в смартфоне получаем искомое направление?

Невозможно в общем случае.

Простой контрпример: телефон находится в свободном падении. Что показывают "гироскопы"?

Аналогично переносится на любое движение с ускорением, хотя бы ходьбу. Или езду в транспорте.

D.2.>> В процессе ремонта мы поспорили-порассуждали с мастером - а как собственно определяется север в этих компасах?
Sandro> Обычно так: Эффект Холла: в чём заключается явление, измерения датчиками, основанными на элементах Холла, формула расчетов
Я не нашёл подтверждений, что датчик Холла будет реагировать на магнитное поле Земли.
Имхо, напряжённости не хватит.

D.2.>> На магнит - не реагирует вроде.
Sandro> А вы как проверяли? От магнита, который прилипает к холодильнику, датчик магнитного поля Земли зашкалит.
3GS, у которого в спецификации есть указание

На достоверность показаний компаса могут влиять условия использования устройства, например магнитные поля от близко расположенных источников.

 

при приближении магнита начинает реагировать и потом уходит в режим калибровки - детектирует помеху.
SE, у которого такого упоминания нет, - не реагирует.

Sandro> GPS может при наличии направленной антенны.
Для этого надо сию антенну поворачивать

Sandro> Нет там никакого лазерного гироскопа. Обычный MEMS акселерометр.
Акселерометр отдельным пунктом:

Трёхосевой гироскоп
Акселерометр

 

Sandro> Простой контрпример: телефон находится в свободном падении. Что показывают "гироскопы"?
Sandro> Аналогично переносится на любое движение с ускорением, хотя бы ходьбу. Или езду в транспорте.
При достаточной чувствительности гироскопов можно, отсеивая экстремальные значения.

D.2.> Я не нашёл подтверждений, что датчик Холла будет реагировать на магнитное поле Земли.

Плохо искал: AKM AK8973S 3-Axis Electronic Compass - System Plus Consulting

D.2.> Имхо, напряжённости не хватит.

С фига ли? Очень даже хватает.

D.2.> 3GS, у которого в спецификации есть указание

(Наглядный пример того, как многократный тэг quote ломает форму ответа, пропущен.)
Не очень понял, к чему это всё. Если реагирует на магнит, значит датчик магнитный. Если датчиик магнитный, то 99% за эффект Холла, всё остальное сильно дороже.

Sandro>> GPS может при наличии направленной антенны.
D.2.> Для этого надо сию антенну поворачивать

Не нужно.

И нет там никаких гироскопов, это устоявшееся ошибочное употребление слова. Там именно MEMS акселерометры. Три линейных ускорения, три угловых.

Sandro>> Простой контрпример: телефон находится в свободном падении. Что показывают "гироскопы"?
Sandro>> Аналогично переносится на любое движение с ускорением, хотя бы ходьбу. Или езду в транспорте.
D.2.> При достаточной чувствительности гироскопов можно, отсеивая экстремальные значения.

Не будет работать. У тебя среднее уедет, и привет. Но это было так, для более наглядной иллюстрации. На самом деле обработка данных обломается ещё раньше. У тебя нет эталонных угловых координат для хранения их в "гироскопе", и неоткуда их взять.

Sandro> А вы как проверяли? От магнита, который прилипает к холодильнику, датчик магнитного поля Земли зашкалит.

Ну так по логике вещей и компас магнитный нахрен бы с ума сошёл. Опять же, можно магнитик в угол комнаты отнести, потаскать по кругу, и посмотреть, как реагирует телефонный "компас".

D.2.>> Акселерометр - вроде не при делах. GPS без движения не должен уметь определять направление....
Sandro> GPS может при наличии направленной антенны.

Так движение у приёмника есть всегда, даже если он покоится относительно Земли. Например, по допплеру можно мерить скорость (правда, не все умеют, не знаю, как у мобильных встроенных приёмников), а зная скорость и от встроенных акселерометров про наличие/отсутствие ускорений - делать вывод.

Sandro> И нет там никаких гироскопов, это устоявшееся ошибочное употребление слова.

Но очень широко распростанённое. Используемое даже специалистами.

Sandro> Там именно MEMS акселерометры. Три линейных ускорения, три угловых.

Датчики угловых скоростей называть просто акселерометрами - тоже не совсем верно. Да даже те, которые были датчиками угловых ускорений.
Особенно без специального уточнения.

D.2.>> Я не нашёл подтверждений, что датчик Холла будет реагировать на магнитное поле Земли.
Sandro> Плохо искал: AKM AK8973S 3-Axis Electronic Compass - System Plus Consulting
Ну уж на буржуйском не искал, точно. Спасибо за ссылку.

Sandro> Не очень понял, к чему это всё.
Это к тому, что производитель указывает наличие магнитного датчика только для очень старых моделей телефонов.

Sandro> Если реагирует на магнит, значит датчик магнитный.
Реагирует, реагирует. Снял на скорую руку.

К сожалению во втором телефоне (SE) компас неисправен, продемонстрировать его индифферентность к магнитному полю пока не могу.

Sandro>>> GPS может при наличии направленной антенны.
D.2.>> Для этого надо сию антенну поворачивать
Sandro> Не нужно.
Если я правильно понимаю, направленная антенна та, которая имеет явно выраженную "направленность" ДНА? (простите за невольную игру слов)
Как одна неподвижная антенна поможет определить направление на полюс спутник?

Sandro> И нет там никаких гироскопов, это устоявшееся ошибочное употребление слова. Там именно MEMS акселерометры. Три линейных ускорения, три угловых.
Я не хочу спорить, так как кроме спецификации смартфона у меня нет других аргументов.
В конце концов, лазерный гироскоп тоже измеряет угловые ускорения.

Sandro> У тебя нет эталонных угловых координат для хранения их в "гироскопе", и неоткуда их взять.
Так в этом у меня и вопрос.
Я знаю как приходит в меридиан классический гироскоп.
как это проделывают "акселерометры" в смартфоне?

Fakir> ... посмотреть, как реагирует телефонный "компас".
Я кино снял См. выше постом.

Sandro>> И нет там никаких гироскопов, это устоявшееся ошибочное употребление слова.
ED> Но очень широко распростанённое. Используемое даже специалистами.
Возможно, но в спецификации смартфона указаны и гироскоп, и акселерометр.
Заврались?

Ещё интересно, а как определяется горизонт?

D.2.>в спецификации смартфона указаны и гироскоп, и акселерометр.
D.2.> Заврались?

Не заврались. Это разные датчики и именно так называются.
Но в тех "гироскопах" нет вращающейся (гиро) массы. "Волчка", сохраняющего своё положение в пространстве.

И в отличие от настоящих гироскопов, которые показывают непосредственно угол поворота, смартфонные "гироскопы" показывают скорость поворота. Потом нтегрируя мгновенную скорость по времени, данные уже пересчитываются в искомый угол. С неизбежными сложностями и ошибками пересчёта.

ЗЫ. В ракетомодельном целая тема специальная есть. Где реально использующие те "гироскопы" общаются.

D.2.> Ещё интересно, а как определяется горизонт?

Ну это элементарно. Тёхстепенного акселерометра вполне достаточно. Измеряют направление ускорения свободного падения, направленного к центру Земли. Горизонт соответственно перпендикулярно.

D.2.>>в спецификации смартфона указаны и гироскоп, и акселерометр.
D.2.>> Заврались?
ED> Не заврались. Это разные датчики и именно так называются.
Получается в этих спецификациях "гироскоп" - измеритель угловых ускорений, а "акселерометр" - линейных?

ED> Но в тех "гироскопах" нет вращающейся (гиро) массы. "Волчка", сохраняющего своё положение в пространстве.
Да я и не думал, что там она есть Думал лазерный.
Но всё таки основное свойство классического гироскопа - сохранение положения оси в мировом пространстве.
Так что называть акселерометр, даже угловой, гироскопом - нечестно.

ED> И в отличие от настоящих гироскопов, ...
Это-то мне было понятно. Лазерный тоже, получается, не совсем гироскоп ... Как жить, как жить ...! ©

ED> Ну это элементарно. ...Измеряют направление ускорения свободного падения, направленного к центру Земли.
Да, я туплю

ED> Горизонт соответственно перпендикулярно.
Это контрольный в ЧСВ, да?

За ссылки спасибо, просветился.

Остается выяснить достоверно, как конкретно в моём смартфоне определяется направление на север.

Кстати, не обязательно использовать датчик Холла в магнитометре - LSM303DLHC- цифровой MEMS-компас и акселерометр в едином корпусе

Цифровой магнитный датчик в компасе создан на основе магнито-резистивной технологии компании Honeywell (Anisotropic Magneto-Resistive – AMR). Технология AMR имеет высокую точность измерения магнитного поля по всем осям (х, y, z), что устраняет необходимость в концентраторах магнитного потока, как это требуется в случае использования датчиков Холла из-за потери смещения при намагничивании датчика.

 

D.2.> Получается в этих спецификациях "гироскоп" - измеритель угловых ускорений, а "акселерометр" - линейных?

Нет!
Эти "гироскопы" определяют угловую скорость, а не угловое ускорение. Были (да и есть ещё, конечно) измеряющие именно ускорение, (диск на вращательной пружине, при неравномерном вращении диск поворачивается от своего нулевого положения, в покое или при равномерном вращении отклонения нет). Вот такие по сути именно угловые акселерометры. Пересчёт показаний в угол ещё сложнее и геморройнее.
А вот те, что в приведённых спецификациях, уже не такие, совершеннее. И не угловые акселерометры уже.

D.2.> Да я и не думал, что там она есть Думал лазерный.

Лазерные тоже угловую скорость измеряют.

D.2.> Но всё таки основное свойство классического гироскопа - сохранение положения оси в мировом пространстве.

Да, конечно.

D.2.> Так что называть акселерометр, даже угловой, гироскопом - нечестно.

Да. Sandro о том и говорил. Но ведь называют повсеместно. В специальной литературе в том числе. И вот такие называют, и лазерные, и даже те что на угловых акселерометрах.

D.2.> Кстати, не обязательно использовать датчик Холла в магнитометре

Кстати, в одной из приведённых ссылок и про MEMS магнитные датчики коротенько есть.

D.2.>> Получается в этих спецификациях "гироскоп" - измеритель угловых ускорений, а "акселерометр" - линейных?
ED> Нет!
ED> Эти "гироскопы" определяют угловую скорость, а не угловое ускорение.
Уже понял ...

D.2.>> Да я и не думал, что там она есть Думал лазерный.
ED> Лазерные тоже угловую скорость измеряют.
Это я знаю

Надо пытать ремонтников, что-же стоит в аЙфонах

D.2.> Sandro>>> GPS может при наличии направленной антенны.
D.2.> D.2.>> Для этого надо сию антенну поворачивать
Sandro>> Не нужно.
D.2.> Если я правильно понимаю, направленная антенна та, которая имеет явно выраженную "направленность" ДНА? (простите за невольную игру слов)
D.2.> Как одна неподвижная антенна поможет определить направление на полюс спутник?

Она-то бы в принципе может и могла бы, но проблема в том, что спутниковая навигация опирается на псевдодальности, с учётом неизбежных переотражений сигнала. То есть придти он в принципе может с любого направления, но на определении положения на местности это скажется относительно слабо. А если принять направление сигнала за направление на спутник - ... То есть компас мог бы начать показывать на ближайший металлический забор.

D.2.> Sandro>>> GPS может при наличии направленной антенны.
D.2.> D.2.>> Для этого надо сию антенну поворачивать
Sandro>> Не нужно.
По крайней мере, у меня для включения функции компаса в картах надо было покрутить телефон вокруг указанной оси.
Только после этого он начинал ловить положение.
Механизм работы - хз.

D.2.> Как одна неподвижная антенна поможет определить направление на полюс спутник?
Вычислить)))
Антенна ловит сигналы сразу от кучи спутников. И меряет задержки, время между ними. Кроме того, первые 30 секунд он получает альманах: поправки к данным орбит спутников.
А дальше, зная задержки, рисуется пирамидка, сравнивается с положением орбит, получает из этого данные о времени, и далее из данных орбит (известных по времени точек на них) рисуем сферы радиусом в задержку, их точка пересечения - наше текущее положение.
(Очень грубо, но для понимания принципа сойдет)
Из смены координат можно рисовать вектор скорости - вот уже и направление..

D.2.> Я не хочу спорить, так как кроме спецификации смартфона у меня нет других аргументов.
Сандро прав, лазерный слишком дорог для мобилы.

D.2.> В конце концов, лазерный гироскоп тоже измеряет угловые ускорения.
Скорости.
Через сравнение времени прохождения пути по одному и другому контурам.
Банально, скорость света константа, то есть, если вращаем - контур сам получает скорость. Свет не может идти быстрее, и должен запаздывать. Это запаздывание прямо пропорционально угловой скорости.
Ускорение тут мерять разве что через производные смены скорости. Неточно.

Fakir> ... спутниковая навигация опирается на псевдодальности, с учётом неизбежных переотражений сигнала. То есть придти он в принципе может с любого направления, но на определении положения на местности это скажется относительно слабо.

Лет десять назад попалось мне устройство с джипиэсом - glofiish M750 : Обзор и сравнение
Как телефоном я им не пользовался - очень быстро разряжался. А вот с GPSом развлекался, записывал треки. И если я проезжал мимо длинного девятиэтажного дома, трек значительно отклонялся в сторону и вверх. Эффект был повторяем.
Я так и решил, что из-за переотражений.

Вообще, можно-ли с помощью одного устройства без следящей антенны, неподвижного или слабоперемещающегося на момент измерения, определить его направление?
Выносные антенны не предлагать

Bredonosec> Механизм работы - хз.
Калибровка-же.
В моём понимании - исследование окружающей магнитной обстановки для компенсации помех.

Bredonosec> (Очень грубо, но для понимания принципа сойдет)
Спасибо, Кэп!

Bredonosec> Из смены координат можно рисовать вектор скорости - вот уже и направление..
Ещё раз, спасибо!

Bredonosec> Скорости.
Я в курсе. И про принцип работы тоже. Описался просто.

Вот попробую сегодня помучать магнитом телефон жены и планшет самсунговский.

D.2.> Вообще, можно-ли с помощью одного устройства без следящей антенны, неподвижного или слабоперемещающегося на момент измерения, определить его направление?

Согласно последним данным британских учёных, Земля вертится! И я на этом тоже настаиваю!

D.2.>> Вообще, можно-ли с помощью одного устройства без следящей антенны, неподвижного или слабоперемещающегося на момент измерения, определить его направление?
Fakir> Согласно последним данным британских учёных, Земля вертится! И я на этом тоже настаиваю!
Точно, что не польских?
И что это нам даёт? Гироскопа-то нет.

D.2.> Вот попробую сегодня помучать магнитом телефон жены и планшет самсунговский.
Короче говоря, оба реагируют на магнит....

D.2.> Вообще, можно-ли с помощью одного устройства без следящей антенны...

В смысле без вращающейся антенны?

D.2.> определить его направление?

Направление на передатчик?
Да, есть специальная антенна (по сути комбинация двух - рамочной и штыревой), которая позволяет определить направление на передатчик "относительно себя". Применяется в пеленгаторах и радиокомпасах.
Если такая антенна закреплена в устройстве неподвижно, то соответственно определяется направление относительно устройства.
Ещё вариант с такой же возможностью - специальная антенна, которая комбинация двух перпендикулярных рамочных антенн. В пеленгаторах используется.

D.2.> Выносные антенны не предлагать

Можно же запихнуть и внутрь устройства. Лишь бы места хватило.

D.2.> Калибровка-же.
да, но обычные компасы как то надежнее работают. А в смартфонах могут начать показывать любое направление. Я как то на 180 ошибся.

D.2.>> Вообще, можно-ли с помощью одного устройства без следящей антенны...
ED> В смысле без вращающейся антенны?
Конечно.

ED> Да, есть специальная антенна
Ну я всё-же ракетчик, это представляю.

D.2.>> Выносные антенны не предлагать
ED> Можно же запихнуть и внутрь устройства. Лишь бы места хватило.
Так в этом-то и вопрос. И GPS, и ГЛОНАСС используют дециметровый диапазон - 20-25 см.
Имхо, не запихнуть такой "пеленгатор" в смартфон.

D.2.>> Калибровка-же.
s.t.> да, но обычные компасы как то надежнее работают. А в смартфонах могут начать показывать любое направление. Я как то на 180 ошибся.

Да, я тоже бывало в Москве начинал движение в обратную сторону