クォータニオンとかorientation filterとか

最近fenrirさんのオープンソースハードウェアプロジェクトNinja-Scan-Lite(ブログページ)を広めようとNinja-Scan-Lite(ちょっとすごいロガー)(Google Code内プロジェクトページ)を中国深センに部品実装まで発注しました。写真はちょっとすごいロガーの1号機です。最近無事に秋田大学に納めまさせて頂きました。
その記事は後日書くとして、ジャイロで値を計測しても、姿勢角が知りたいのに、けっこう悩ましいですよね。
クォータニオンってやつを使うと計算が便利ってところまでは調べるとわかるのですが、
日本語の教科書はあっても、Web上の日本語記事はロクなのがありません。
公開されている論文だと良いのがありますが、日本の某企業の公開論文が悪すぎて時間を無駄にしたりしました。

クォータニオンの説明と計算は実際に商品にしているx-io社のものが良いです。どこかで前提条件となるクォータニオンの説明を見た後で、実装を確認する感じのレベル対象です。
特にMatlabの実装まで示しているので、参考になります。
http://www.x-io.co.uk/quaternions/

x-io社の慣性計測ユニットは加速度とジャイロと地磁気の値から現在の姿勢をフィルタリングして姿勢を求めるアルゴリズムが走っています。
フィルタの中身は公開されていて、orientation filterで調べると出てきます。

orientation filterには2パターンのフィルタがあります。
・加速度とジャイロから姿勢を求めるIMU filter
・加速度、ジャイロ、地磁気から姿勢を求めるMARG filter

どちらも、フィルタの機能として動きが少ないこと前提です。
フィルタのパラメータである、βとγの値を変えると動いている対象にもある程度対応できるようですが、
加速度は重力加速度のみを検知していて、磁気センサーは地磁気のみを計測していることが、フィルタの前提条件になっています。
センサー統合する際に多く用いられるカルマンフィルタに比べて計算負荷が少ないことが論文中のメリットに書いてあります。

その分使用条件があるのですが。。。

MEMSセンサーのジャイロのバイアスは無視出来ないほど大きいので、このようなセンサー統合が必要になってきます。多くのスマホでももう少し簡単なフィルタが入ってセンサー統合しているはずです。complementary filterとかが多いのでしょうか。。。

x-io社は色々とオープンソースにしていて期待しているところです。

というか個人プロジェクト的には明らかにライバルです。
http://www.x-io.co.uk/category/open-source/

ロケットエンジンの参考サイト

猫も杓子も女子中学生も能力を持て余したエンジニアも液体ロケットエンジンに興味を持つ時代らしいので、液体ロケットエンジンの参考サイトをまとめておきます。(ツイッターでつぶやかれていたもののまとめです)作る作らないは別にしてロケットエンジンは様々な要素の塊で勉強が楽しくなるための教材として有意義だなぁと思う次第です。

ネットで拾えるのは英語ばかりだから、お金出して日本語の教科書買ったほうが知識の吸収早いですね()

最近通勤の電車の中ではこの英語資料をタブレットで読むようにしているので、とっても良く眠れます!!!

Rocket Propulsion Element 第7版

http://web.mit.edu/e_peters/Public/Rockets/Rocket_Propulsion_Elements.pdf

有名なGeorge P Sutton先生の本の第7版がなぜだか無料でMITのサイトからダウンロード出来ます。最新の第8版は日本だと1万円以上するのに、無料です。なんだか怖いし、いつ消えるか分かんないですが。

 Prof.Sanchezの講義ノート

http://ocw.mit.edu/courses/aeronautics-and-astronautics/16-512-rocket-propulsion-fall-2005/lecture-notes/

Rocket Propulsion Elementの講義ノートとしてMITのオープンコースの講義ノートがあります。講義ノートなので教わらながらじゃないと飲み込み時間がかかるなぁという印象ですが、良い資料だなぁと思って見てます。

ロシア語なサイト

http://www.lpre.de/index.htm

ロケットを勉強してくると実物を見て癒やされたりしたくなるので、読めないロシア語をスルーしつつ写真を見て癒やされましょう()

1967年に書かれた小型液体ロケットエンジンの作り方の論文

http://web.mit.edu/e_peters/Public/Rockets/Rocketlab.pdf

http://www.rocketry.org/ の管理人さんが自分で小さなロケットエンジンを作ったりしているのは有名なわけですが、(http://www.rocketry.org/tim/small_rocket_motor/)管理人さんが1967年に出版された小型液体ロケットエンジンの作り方の論文をPDFにしています。

ヤード・ポンド法で頭が痛いです。1960年代らしくDIYで作れる感じがいいですね。

(関係ないけど)MITの超小型人工衛星の論文

http://web.mit.edu/e_peters/Public/CASTOR_Design_Document_Spring10.pdf

http://satellite.mit.edu/ というMITの超小型人工衛星チームの論文が似たところに転がってたので眺めています。日本の超小型人工衛星の方が進んでるなぁと感じますが、1つのPDFで資料として見れるのはいいですね。

紹介しているのはだいたい http://web.mit.edu/e_peters/Public/ に転がっていたものです。

 togetter

thgraceさんによるN2O(亜酸化窒素)の危険性についてのTweetまとめ

http://togetter.com/li/614557

制御系の参考書

Robust Control Design with matlab の本がPDFで落ちています。


 

なつにやったこと

秋になってきたし今年の夏を思い返すと、結構充実してたんじゃないかと思ったので写真で日記。航空宇宙とかもう関わらねぇ、と思っていた3月からすると考えられないぐらいです。

ロケット打ち上げ


打ち上げました。

 

鳥人間コンテスト

鳥人間コンテストを見に行きました。スゴイもの作ってるものがもう少し世の中に露出して記録に残るようになるといいなぁと思いつつ、とにかく来年もテレビ放送と大会が残って貰わないと同窓会ができないw。後輩たちのチームがとっても良い機体作っていたのと自分が撮った写真(機体の写真)が東工大のHPのトップに載ったのが嬉しいです。

http://www.ytv.co.jp/birdman/

 

能代宇宙イベント

能代宇宙イベントに行ってきました。後輩たちが悲喜こもごもなところを見学。色々と進化する余地が残っているから現役の子たちは楽しいだろうな。来年とかはもう少し絡んでいけるように時間作りたいところです。

http://www.noshiro-space-event.org/

 

メーヴェ(M-02J)の試験飛行

メーヴェっぽい飛行機を作っている八谷さんの航空局への飛行許可の申請などを春に手伝っていました。それが無事通ったので試験飛行も手伝いに行きました。

無尾翼のジェット機が空中に浮いてるは(申請の時に色々計算したけど)不思議な感覚で見ると感動です。

試験飛行の様子はデイリーポータルZの記事がいい感じです。

http://portal.nifty.com/kiji/130819161466_1.htm

 

 

 

 

 

鳥人間コンテスト2013写真共有

鳥人間コンテスト2011写真共有

鳥人間コンテスト2012写真共有

2011年と2012年と鳥人間コンテストの写真を関係者限定で共有し、技術向上の役に立つようにとしてきました。2年共に20チーム以上から連絡があり、結果論として写真共有してたチームの多くは記録を伸ばすか良い記録が出ているので、有意義であったと思っています。

番組の視聴率は何よりも大事にしながら、テレビ放送の補完が出来たのかなと思います。

今年も7月27日28日と琵琶湖で鳥人間コンテストが行われ、見学に行って来ました。

http://www.ytv.co.jp/birdman/

年々高くなっていく全体のレベルもありながらも大舞台の難しさも感じるドラマ性もあり、非常に楽しめました。9月4日の放送が早くも楽しみです。

カメラメーカーに就職するようなことがあれば、自分で写真共有を続けようと思っていましたが、人生転がる方に転がるので、今年は大貫さんに管理人をお任せしてFacebookで非公開グループ「鳥人間コントラスト2013」として写真集めやっています。

500人ぐらいのグループになってほしいと思っているのに、全然達していないので勝手に人を追加していました。しかし自分だけだと限度がありすぎました。

鳥人間関係者で見ている方がいたら参加してください。もしくは関係者を追加してください。

人が撮った写真を見るのが好きなので、とても楽しいです。

例えばこんな写真がたくさん出ています。東工大Meister2013年度の機体。

GPSのデータをGPSBabelでGoogle Earth用に変換

ぐろーばるぽじしょにんぐしすてむ

 

電子工作的にGPSのデータ列を文字列で得た時にGoogle Earthで見るための方法のメモです。

電子工作としてGPSモジュール買ってくるとNMEA0183フォーマットというセンテンスでデータ列を得ることが多いです。個人的には最近はu-bloxのrawデータの方が多いですけど・・・

データを得てもグラフィカルに表示できないとGPSの良さが出てこないので、Google Earthなどに表示させたいですよね。

多くのセンテンスが出力されているときはGoogle Earthの[ツール]→[GPS]からファイルからインポートをすればいいですが、$GPGGAなどのセンテンスだけを出力させているときはうまく表示出来ません。

そんなときは、GPSBabelというGPSデータ列の変換ソフトを使うとうまくいきます。

$GPGGAのセンテンスだけがあるテキストファイルを用意。ここでは拡張子を.nmeaにしてます。

GPSBabelを起動します。

上段のFormatからNMEA0183を探します。(ここで如何に変換形式が豊富かよくわかる)

変換するファイルを選択。ここでOptionで

Read/Write GPGGA sentences、Conplete data~~~~にチェックマークを入れてデータを取った日付を入れます。例えば「2013年8月2日」なら「20130802」とか。他のチェックマークはお好きな様に。

Outputのところでフォーマットを「Google Earth (Keyhole) Markup Language」にして、出力したいファイル名を入れておきます。

Outputのオプションはお好きなようにだが、「Altitude are absolute~~~~」にチャックを入れないと高度方向に移動した時に地面にベッタリ張り付いた情報になってしまうのでチェックマークを入れます。

 

そして「適応」を押すとkmlファイルが作られるので、Google Earthがインストールされていれば、ダブルクリックでGPSデータが表示。

ここに出しているのは缶サット甲子園2013でMini-CAMUIロケットに載せてもらったGPSのデータ。植松電機の敷地内から高度100m程度打ち上げられていることが見て取れます。

KMLファイルという形式にしてしまえば、スマートフォンにデータを移してスマホのGoogle Earthで表示出来たりで、旅行でも何かにロガーを乗っけたデータでも人に見せられるようなデータにすることが出来ます。

(高校生向けに書いたけど、高校生はこのブログにはたどり着かないよなぁ・・・)