该指南对西方最大的影响是西方开始了海外探索。结合当时国家计划的海外探索,以及天文、地理、当地习俗,不仅可以使时间和空间运行和迁移,而且具有一定的理论造诣。那么,关于电子罗盘的传播可信吗?与西方国家发展和趋势相连的新形式是什么,风水罗盘中包含的科学和科学知识是什么?让我们一起看看吧。
一、风水罗盘的新知识
中国传统文化应用之神是风水中最神秘、最核心、最具象征意义的派系。风水学家最好学习命理学。所谓学习风水的原因,可以从日常生存实践中受益,促进我们未来的生活。
二、风水罗盘分类
风水中的罗盘,无论一个罗盘放几百天,都需要放24个方向,认为这是神,他的地支是一个,然后放十个地支,然后让天地的光环和天地的气体循环到地支。天地之光与天地之间的变化,自然成为各种风水罗盘的核心。当然,这个天地在不同的地支中起着不同的作用。在这样的环境下,它也会对我们的生活产生全面细致的影响,从而促进我们未来的生活。
智能电子罗盘
1.确定天心罗盘的具体作用
罗盘在民间风水中已经出现了几百年。作为一种风水罗盘,风水罗盘可以推测我们未来居住的地方,并将对我们未来的生活产生很大的影响。因此,我们的风水主要有以下几点。首先,我们可以确定天心罗盘是什么;第二,我们可以判断阴宅风水的质量。
2.阴阳术测量罗盘上下的作用
为什么要测量天心地睛、阴阳术、五行堪舆、六甲、堪舆、命术、地天师、人世学、道术、龙龟、凤图、堪舆、流年流月、玄空、财神等。正气、二黑、三土...,
中国传统堪舆学认为天在阳,形阴。
如今,无人机已经广泛应用于气象监测、国土资源执法、环境保护、遥感航拍、抗震救灾、快递运送等领域。随着物联网的发展,无人机对物联网技术的运用不断增加,为了能更好的控制无人机的飞行,各种传感器的运用则起到了十分重要的作用。
因此,有人将无人机称为一架会飞行的“传感器”。那么,无人机能在天上实现稳定的飞行,完成不同的动作,需要用到哪些传感器呢?
01
无人机的特性
无人机的动作必须非常精确,除了稳定,还要能到飞行到预期的高度并有效进行沟通。因此,一台最基本的无人机必须具备以下特性:
稳定:无人机应该要稳定,不可无预警突然震动、摇晃或倾斜,否则就会失去平衡并坠毁。
精确:无人机的动作要非常精确。至于动作可能指距离、速度、加速、方向与高度。
能抵抗各种环境条件:无人机要能抵抗下雨、灰尘、高温等环境状况。而且不止外部材质,无人机内部所使用的电子零件也要如此。
低功耗:无人机将会变得越来越轻,因此如何确保超低功耗以尽量缩小电池尺寸就显得尤为重要。低功耗技术的崛起,已使得无人机技术得以普及化。
环境感知:环境传感技术逐渐崛起,成为无人机最关键的发展领域之一。现在的无人机都具备好几种传感器以监测环境。收集到的资料可用在各种应用,例如气象监测、农业等用途。
联网功能:联网功能是无人机崛起并广为市场接受的重要因素。无人机可通过简单的智能手机、遥控器或直接通过云端加以控制。应根据不同使用案例,提供适合的联网功能解决方案。有的无人机会采用多种联网功能解决方案,以满足多用途使用案例的需求。
02、飞行控制器飞行控制器(FC)相当于无人机的大脑,如果放在电脑以及手机上来说就相当于操作系统。飞行控制器通过无人机上搭载的各类传感器获得数据,对这些数据进行演算处理从而控制机体的飞行。除此之外,飞行控制器也承担信息传递的职责。
飞行控制器内部主要由两大部分构成——IMU(惯性检测装置)和CPS模块。可以说无人机的飞行性能的高与低,就取决于这个飞行控制器。无人机平稳飞行不可缺少的飞行控制器中的内部传感器(IMU)。IMU指的是惯性测量单元,大多用在需要进行运动控制的设备,如汽车和机器人,也被用在需要用姿态进行精密位移推算的场合。一般来说IMU就包含了加速度传感器和陀螺仪。
03、无人机上的传感器IMU位于无人机的核心位置,可确保装置功能与导航正常运作。 这些传感器包括加速度计、陀螺仪、磁罗盘与气压传感器。
加速度计
加速度计是用来提供无人机在XYZ三轴方向所承受的加速力。它也能决定无人机在静止状态时的倾斜角度。 当无人机呈现水平静止状态,X轴与Y轴为0克输出,而Z轴则为1克输出。 地球上所有对象所承受的重力均为1克。若要无人机X轴旋转90度,那么就在X轴与Z轴施以0克输出,Y轴则施以1克输出。倾斜时,XYZ轴均施以0到1克之间的输出。相关数值便可应用于三角公式,让无人机达到特定倾斜角度。
加速度计同时也用来提供水平及垂直方向的线性加速。相关数据可做为计算速率、方向,甚至是无人机高度的变化率。 加速度计还可以用来监测无人机所承受的震动。
对于任何一款无人机来说,加速度计都是一个非常重要的传感器,因为即使无人机处于静止状态,都要靠它提供关键输入。
陀螺仪
陀螺仪传感器能监测三轴的角速度,因此可监测出俯仰(pitch)、翻滚(roll)和偏摆(yaw)时角度的变化率。即使是一般飞行器,陀螺仪都是相当重要的传感器。角度信息的变化能用来维持无人机稳定并防止晃动。由陀螺仪所提供的信息将汇入马达控制驱动器,通过动态控制马达速度,并提供马达稳定度。 陀螺仪还能确保无人机根据用户控制装置所设定的角度旋转。
磁罗盘
正如名称所示,磁罗盘能为无人机提供方向感。它能提供装置在XYZ各轴向所承受磁场的数据。接着相关数据会汇入微控制器的运算法,以提供磁北极相关的航向角,然后就能用这些信息来侦测地理方位。
为了算出正确方向,磁性数据还需要加速度计提供倾斜角度数据以补强信息。有了倾斜数据加上磁性数据,就能计算出正确方位。
磁罗盘对于硬铁、软铁或运转角度都非常敏感。所谓硬铁是指传感器附近的坚硬、永久性铁磁性物质。 它能使罗盘读数产生永久性偏移。 软铁则是指附近有弱铁磁性物质,电路走线等。 它能让传感器读数产生可变动移位。因此它也需要磁性传感器校正算法,以过滤掉这些异常状况。 这时候最重要的是让用户不必费力,运算法就能快速进行校正。
除了方向的感测,磁性传感器也可以用来侦测四周的磁性与含铁金属,例如电极、电线、车辆、其他无人机等等,以避免事故发生。
气压计
气压计运作的原理,就是利用大气压力换算出高度。 压力传感器能侦测地球的大气压力。 由气压计所提供的数据能协助无人机导航,上升到所需的高度。准确估计上升与下降速度,对无人机飞行控制来说相当重要。意法半导体已推出LPS22HD压力传感器,数据速率达200Hz可满足预测高度时的需求。
超声波传感器
无人机采用超声波传感器就是利用超声波碰到其他物质会反弹这一特性,进行高度控制。前面就提到过近地面的时候,利用气压传感器是无法应对的。但是利用超声波传感器在近地面就能够实现高度控制。这样一来气压传感器同超声波传感器一结合,就可以实现无人机无论是在高空还是低空都能够平稳飞行。
GPS
如同汽车有导航系统一般,无人机也有导航系统。通过GPS,才可能知道无人机机体的位置信息。GPS是全球导航系统之一,是美国的卫星导航系统。不过最近的无人机开始不单单采用GPS了,有些机型会同时利用GPS与其他的卫星导航系统相结合,同时接收多种信号,检测无人机位置。无论是设定经度纬度进行自动飞行,还是保持定位进行悬停,GPS都是极其重要的一大功能。
不过由于卫星自己会经常移动,同时受建筑物与磁场的影响,也存在接收不到GPS信号的情况。这一点是值得注意的。
当然除了上述的几种传感器,无人机中还可能会用到检测电压电流状态的传感器、检测障碍物的红外线传感器。正是由这些宛如人感官一般的传感器在无人机中发挥作用,无人机才能够在空中平稳飞行。
特定应用传感器
这类传感器并不影响无人机的核心功能运作,但越来越常被用在无人机上,以提供各种不同应用,例如气候监测、农耕用途等。
湿度传感器:湿度传感器能监测湿度参数,相关数据则可应用在气象站、凝结高度监测、空气密度监测与气体传感器测量结果的修正。
MEMS麦克风:MEMS麦克风是一种能将声音频号转换为电子讯号的音频传感器。MEMS麦克风正逐渐取代传统麦克风,因为它们能提供更高的讯噪比(SNR)、更小的外型尺寸、更好的射频抗扰性,面对震动时也更加稳健。 这类传感器可用在无人机的影片拍摄、监控、间谍行动等应用。
04、传感器数据的运算和传输
要将原始的传感器数据转换成有意义的使用案例,软件数据库扮演了相当重要的角色。 算法可扩大传感器功能,使其超越原本已知范围。运算法还能结合来自不同传感器的输入,产生具备情境感知特色的输出。
加速度计、陀螺仪与磁罗盘这三种动作传感器各有不同优缺点。传感器的限制包括校正不够完美,也会因为时间、温度与随机噪音而产生漂移。 磁力计与加速度计容易失真,陀螺仪则是原本就会出现漂移现象。 我们可利用传感器融合数据库来相互校正这些传感器,以打造在所有情境下都能得到正确结果的条件。 它不只能提供校正过的传感器输出,还有角度与航向角的信息,以及四元数角度。
用户也可以透过一份简单的计算机授权协议,存取各种先进数据库。一旦经过平台测试,设计人员就能开发自己专用的印刷电路板,并加载他们在平台上开发的固件。用户只有在想要测试专用电路板时,才必须签署数据库的生产授权。
SensorTile:SensorTile是一种方形的微型化设计平台,其中包含远程感测及测量动作、环境与声学参数所需要的一切组件。开发人员能即刻专注于无人机的空气动力学、马达控制与物理设计,而不必担心联网功能与传感器整合。
05、无人机的联网
无人机有各种不同的联网技术选项可考虑。 低功耗蓝牙(BLE)与Wi-Fi多半用于智能手机联网,Sub-1GHz则是用在远程控制器,能提供更远距离的联网功能。
下图列举了不同种技术在有效距离与能耗方面的差异。 接下来我们将进一步讨论BLE、RF sub-1GHz 以及Sigfox等低功率技术。
Bluetooth Smart
低功耗蓝牙技术(BLE)
Bluetooth Smart又称为低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy,BLE),能提供无人机低功耗的联网功能。 这种技术适合低阶机种,特别是玩具无人机。 它能让无人机和做为控制装置的智能手机、平板、手提电脑或专用远程控制器进行双向通讯。低功耗蓝牙能让无人机具备绝佳的电池续航力,这是使用Wi-Fi、传统蓝牙(Classical Bluetooth)等传统无线技术所不可能达到的。
低功耗蓝牙使用的是2.4GHz免费授权I频段。相关标准由蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)负责管理,并支持各大智能手机品牌。
低功耗蓝牙装置有两种主要做法:
a. 网络处理器
网络处理器是一种执行低功耗蓝牙通讯协议的低功耗蓝牙装置,其中包含控制器、主控组件与堆栈。但它需要一个独立的微控制器,才能搭配执行低功耗蓝牙配置文件和应用程序的主要微控制器并顺利运作。它也是一套独立的平台,能提供更大的弹性空间,让用户选择最适合的微控制器或操作系统。BlueNRG-MS是意法半导体所推出的网络处理器,可支持BLE 4.1规范。这款IC能同时担任主控(master)与从属(slave),如此一来远程摇控器就能做为智能手机的从属装置,同时也是无人机的主控装置。
b. 系统芯片(SoC)
系统芯片是一种独立的芯片组,包含控制器、主控组件、堆栈配置文件和应用程序。 意法半导体的BlueNRG-1是一款通过BLE 4.2认证的系统单芯片,其中包含15个GPIO、I2C、SPI、UART、PWM、PDM以及160kb的RAM。因为支持BLE 4.2规范,这种IC还能提供先进的安全与隐私功能。
RF sub-1GHz
正如名称所显示,RF sub-1GHz是利用低于1GHz的频率传送讯号。 每个国家所定义的频率不同,免费提供做为工业或科学研究用途。
以下为各国所提供的免费频段:
• North America : 315, 433, 915Mhz
• Europe : 433, 868Mhz
• India : 433, 865-867Mhz
• 北美:315, 433, 915Mhz
• 欧洲:433, 868Mhz
• 印度:433, 865-867Mhz
sub-1GHz频率的好处是这些频段相对较为安静、距离较长且电流消耗量极低。 缺点是无法直接提供智能手机联机功能,而且并不是每个地方都能使用。
无人机是近年来最重要的创新技术之一。随着低功耗传感器与联网技术的问世,现在的无人机已可广泛应用于各种消费性及工业应用。无人机为开发人员及创新企业提供了新的商机,解决一些过去被认为是不实际或过于昂贵的复杂问题。
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如果你了解智能穿戴的话,应该对其中内置的传感器都不陌生,比如大家非常熟悉的光学心率传感器,而正是因为光学心率传感器的普及,也让心率监测的成本变得更低,而且我们也在越来越多的智能穿戴设备中见到了它的身影。那么除了常见的心率传感器之外,还有哪些隐藏在智能穿戴设备内部的传感器呢?而它们又有着怎么功能呢?今天我们就来仔细盘点一下。
1、加速度传感器
在智能手环的传感器中,运动传感器最为基础,它包括了加速度传感器、陀螺仪、电子罗盘传感器、大气压传感器等,其中加速度传感器和陀螺仪应该是大家都比较熟悉的两个,通过测量方向和加速度力量,判断设备是否移动,从而达到计步的目的,而通过收集的数据匹配用户正在进行的运动类型,进而监测用户的步行数、卡路里消耗量等,实现智能设备最基本的功能。
2、光学心率传感器
光学心率传感器是智能手环最常用的心率监测装置,当电容灯光射向皮肤,透过皮肤组织反射回的光被光敏传感器接受并转换成电信号再经过电信号转换成数字信号,再根据血液的吸光率就能测算出心率,随着成本的不断降低,光学心率传感器已经成为智能穿戴设备中最为普及的传感器之一。
3、生物电阻抗传感器
作为另一种监测心率的传感器,生物电阻抗传感器在智能手环中比较常见,例如曾经的Jawbone UP3手环中就采用这种方式来监测心率。其原理也比较容易理解,它可通过生物肌体自身阻抗来实现血液流动监测,并转化为具体的心率、呼吸率及皮电反应指数,是一种更先进的综合生物传感器。
不过这个方法的缺点也比较明显,比如电路比较复杂、占PCB空间比较大、易受电磁干扰、测量时传感器必须紧贴皮肤等,所以目前在智能手环中已经比较少用到了。
4、全球定位系统(GPS)
手机的定位大家都比较熟悉,不过定位系统在智能手环或手表中的普及率并不算很高,只有一些专业级的运动手环或手表才具备GPS芯片,而且由于成本较高,此类产品的的价格也会更高。比如佳明fenix5X,其中便内置了GPS、GLONASS、北斗卫星定位系统,它可以用于记录用户的地理位置、跑步路线,实现轨迹规划、航迹返航,对于喜欢户外运动的人群来说是绝对的刚需。
5、皮电反应传感器
皮电反应传感器是一种更高级的生物传感器,用来测量人的唤醒度的,而唤醒度经过大量科研实验证明是和人的关注度和参与度紧密联系在一起的,通常配备在一些可以监测汗水水平的设备上。专业的角度来讲,人体的皮肤电阻、电导随皮肤汗腺机能变化而改变,这些可测量的皮肤电改变称之为皮电活动(EDA)。心理生理学家对心理上引起的汗腺活动进行测量,来研与之相关的心理活动,这也是一些手环可以提供用户心情指数的重要依据。
6、温度传感器
顾名思义,温度传感器主要用于检测用户表皮的温度,它通过与用户皮肤的直接接触,测量出皮肤的表层温度,不过由于手表佩戴方式决定了,体表温度并不能够代替体温,而仅仅能够作为一种间接地参考数据,同时在智能手环中应用的相对来说还比较少。
7、气压传感器
气压传感器大家应该也比较熟悉,它可以测量用户所在位置的气压大小,从而计算出海拔高度,在运动手表或手环中应用比较普遍,通过在运动过程中微弱的气压变化来计算出所在位置的高度变化,同时精确度在10层楼的高度运动过程中可以控制在10CM以内,大到攀岩、小到爬楼梯的数据都可以实现监测,也是专业运动手表中不可或缺的传感器之一。
8、电容传感器
这个相对来说可能很少被提及,不过应用的其实很广,例如很多手环有一个脱腕检测功能,其实就是利用电容传感器监测到电容电压的变化,从配合算法自动检测用户是否佩戴手环,及时给予用户提醒,甚至还能起到一定的防丢作用。此外,电容传感器其实还可以避免没有佩戴手环场景下的睡眠误判、心率监测等。
9、霍尔传感器
霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器,它在手环或耳机中都有应用。它主要通过手环腕带上内置磁铁,感应耳机或腕带之间磁通量的变化,判断耳机或手表/手环是处于佩戴的状态,同时也可以控制耳机的播放/暂停,实现“摘下即停、戴上即听”的功能。
10、环境光传感器
在智能穿戴产品中,智能手表的续航一直是一个痛点,而为了进一步延长续航,环境光传感器几乎成为了智能手表的标配之一。在原理方面,环境光传感器可以感知周围光线情况,并告知处理芯片自动调节显示器背光亮度,降低产品的功耗,同时环境光传感器也被广泛应用在手机、笔记本、平板电脑等移动设备上。
总结:
以上就是是个在智能穿戴产品中经常会被提及的传感器,也正是因为在智能穿戴产品中集合了如此之多的传感器,才让智能穿戴设备拥有了众多个性化的功能,了解这些功能背后的传感器,也更有助于我们了解智能穿戴类产品,在购买时也能够根据自己的需求,选择出最合适的产品。■
本文编辑:马景东
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无人船是指依靠船载传感器,在水面进行自主或半自主方式航行的智能化平台。作为无人船的眼睛、耳朵,核心传感器一直是无人系统的重要组成部分。出于不同监测需求的因素,无人船控制系统通常会搭载大量的传感器和设备。例如,可搭载有高精度GPS模块、电子罗盘、姿态检测仪、盐度和温度传感器、风速及风向传感器等,从而完成对水域的追踪,并获取水质实验数据。
具体来说,比如GPS模块定位设备可确定无人船的位置及航向,并追踪航向与航点;温度传感器和盐度传感器,则可记录存储的方式,来测量水体表面温度和盐度,并获得高精度水质实验数据。
目前,在国内,搭载有不同类型传感器的无人船,可广泛用于海洋运输、海洋环境调查、海洋资源探测、海洋考古、水上搜救、情报搜集、海事训练测试、侦察取证、警戒巡逻、火力打击、舰艇护航、反水雷和反潜等领域。目前,各类无人船身上的传感器数量多达数十个,甚至是几十个。
具体来说,在无人船的姿态控制系统中,需要根据不同的使用需求,配置各种传感器进行互补探测,实现自身状态和海洋环境探测。例如,无人船搭载的传感器主要是各类位置姿态检测传感器。由于无人船本体和工作环境的特殊性,在姿态控制方面除了光照、雾天等影响之外,还面临特殊挑战,如海面目标可观性弱、船体晃动剧烈、海杂波强和水下目标探测等。
通常来说,无人船上搭载的姿态仪,一般会内置有加速度传感器、电子罗盘、陀螺仪等传感器芯片,可实现姿态检测的功能。具体来说的话,其内置的加速度传感器,首先能够测量地球引力在测量方向上的分量,然后将其转换为倾斜角度,最终收集到行驶过程中无人船的前后仰俯角、左右摇摆角、桅杆旋转角等的数据。
由于电子罗盘的输出信息,即代表了当前的姿态位置。因此,配合其他姿态传感器,电子罗盘可用于无人船这类需要360°旋转的系统当中进行姿态和定向测量。另外,由于集成有三轴磁传感器、三轴倾角传感器,高精度三维电子罗盘模块体积小巧,非常适合无人船这类空间要求高的系统。
无人船将朝着体系化、标准化、智能化、群体协同化方向发展。近几年,虽然我国无人船在民用领域获得了快速发展,然而我国无人船技术水平相对较低,同美国、以色列、挪威和英国等国家相比还是存在较大差距。除了船型、动力、通信技术和传感器技术外,在姿态控制、航行规划和导航、控制和集群方面都有较大差距。
目前,我国也都在积极开发无人船设备,并接收相关需求与定制。总的说来,今后,集成了GPS模块、电子罗盘、惯性导航、测深仪等的无人船设备,会越来越多地用在湖泊水库水质、水文测量、水下地形地貌测量、抵近观察等多个领域中。
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