Допустим, я уронил робота в безликую среду, и любые датчики на основе магнитного поля (магнитометр / компас) не допускаются.

Какие существуют методы определения севера?

Отслеживание солнца / звезд является вариантом, но недостаточно надежным, если учесть погоду. Можете ли вы ускорить вращение Земли с помощью гироскопов?

Есть ли более умные решения?

Выживание в дикой местности может быть лучшим местом для поиска «нахождения на севере без компаса», чем в робототехнике, но вот некоторые электронные адаптации тех методов, которые могут фактически работать на роботе.

В поисках Севера

Метод GPS

Конечно, ваш первый выбор будет использовать GPS - линия между каждой парой исправлений даст вам направление вашего движения (но оно не будет работать, пока вы стоите на месте). Если вы хотите что-то, что работает, когда вы стоите на месте (и ваш автомобиль достаточно большой), вы можете просто использовать 2 блока GPS, расположенных на шасси как можно дальше друг от друга, и измерить угол между ними.

(Полный вопрос здесь: /programming/8123049/calculate-bearing-between-two-locations-lat-long )

Это, безусловно, самый простой и лучший способ, но, чтобы сделать вещи действительно интересными, вот некоторые другие возможные, но не практичные подходы.

Метод теневой палки

Попросите робота использовать камеру, чтобы наблюдать за его тенью в течение 10 или 15 минут, и заметьте движение тени. Создание робота, способного распознавать его собственный силуэт, само по себе является проблемой, но это, безусловно, интересно делать с компьютерным зрением!

Метод аналоговых часов

Если вы можете направить камеру на аналоговые часы, вы можете воспользоваться тем, что часовая стрелка совершает два оборота за 24 часа (в то время как солнце делает только один). Если вы просто делаете собственные аналоговые часы, которые вращаются один раз каждые 24 часа, вы можете просто указать отметку 0:00 на солнце, и стрелка укажет на север. Это не сработает ночью.

Держать север

Как только вы найдете север, используя солнце, вам нужно будет точно оценить, где он находится во время движения - погода и время суток помешают вам постоянно его измерять. Есть несколько способов сделать это:

GPS

Опять же, самый лучший вариант. Пара GPS будет еще лучше.

INS

Инерциальные навигационные системы могут дать вам подходящую аппроксимацию углового положения путем двойной интеграции (измеренного) углового ускорения. Вы неизбежно накапливаете ошибки с течением времени, но вы можете уменьшить эти ошибки, покупая все более дорогие устройства INS (серьезно, они могут стоить десятки тысяч долларов). Предполагая, что вы знаете начальный курс, INS может отследить его оттуда.

Visual SLAM

Вы можете использовать визуальные ориентиры, чтобы понять, какой путь лежит на север. Поскольку вы сказали, что это безликая среда, это, вероятно, не сработает. С другой стороны, я не знаю ни одного места на свежем воздухе на земле, которое считалось бы «безликим». Вот один из возможных ресурсов для этого: http://www.cvlibs.net/publications/icra11.pdf

триангуляция

Вы также можете сбросить свои собственные маркеры и использовать методы съемки, чтобы сохранить свои ориентиры.

Многие гироскопы достаточно чувствительны, чтобы обнаружить вращение Земли, и поэтому получают оценку «истинного севера» (север вращения, а не магнитный север).

Мне сказали , что первому человеку , чтобы обнаружить вращение Земли с помощью гироскопа был Léon Фуко, в 1852 году ( а )

Это принцип работы гирокомпаса и гиротеодолита , которые используются для поиска истинного севера на многих океанских судах и в подземных туннелях. Они могут напрямую найти север с холодного старта. (В отличие от « Направленного гироскопа » в большинстве небольших самолетов).