Nehmen wir an, ich lasse einen Roboter in eine nichtssagende Umgebung fallen, und magnetfeldbasierte Sensoren (Magnetometer / Kompass) sind nicht zulässig.

Welche Methoden gibt es, um festzustellen, wo Norden ist?

Die Verfolgung der Sonne / Sterne ist eine Option, aber nicht zuverlässig genug, wenn das Wetter berücksichtigt wird. Können Sie die Rotation der Erde mit Gyros erfassen?

Gibt es cleverere Lösungen?

Das Überleben in der Wildnis ist vielleicht ein besserer Ort, um nach "Norden ohne Kompass zu finden" als in der Robotik, aber hier sind einige elektronische Anpassungen jener Techniken, die tatsächlich an einem Roboter funktionieren könnten.

Den Norden finden

GPS-Methode

Ihre erste Wahl wäre natürlich die Verwendung eines GPS - die Linie zwischen den einzelnen Fixes gibt Ihnen die Fahrtrichtung an (funktioniert jedoch nicht, wenn Sie stillstehen). Wenn Sie möchten, dass etwas funktioniert, während Sie stillstehen (und Ihr Fahrzeug groß genug ist), können Sie einfach 2 GPS-Geräte verwenden, die so weit wie möglich vom Chassis entfernt sind, und den Winkel zwischen ihnen messen.

(Vollständige Frage hier: /programming/8123049/calculate-bearing-inter-two-locations-lat-long )

Dies ist bei weitem der einfachste und beste Weg, aber um die Dinge wirklich interessant zu machen, hier sind einige andere mögliche und dennoch unpraktische Ansätze.

Shadow-Stick-Methode

Lassen Sie den Roboter seinen Schatten 10 oder 15 Minuten lang mit der Kamera beobachten und die Bewegung des Schattens beobachten. Einen Roboter in die Lage zu versetzen, seine eigene Silhouette zu erkennen, ist an sich schon ein Problem, aber dies ist sicherlich eine interessante Sache im Zusammenhang mit Computer Vision!

Analoge Uhrmethode

Wenn Sie eine Kamera auf eine analoge Uhr richten können, können Sie die Tatsache nutzen, dass der Stundenzeiger innerhalb von 24 Stunden zwei Umdrehungen macht (während die Sonne nur eine macht). Wenn Sie nur eine eigene analoge Uhr herstellen, die sich alle 24 Stunden einmal dreht, können Sie die Marke 0:00 auf die Sonne richten und der Arm zeigt nach Norden. Es wird nachts nicht funktionieren.

Weiter nach Norden

Sobald Sie mit der Sonne nach Norden kommen, müssen Sie eine gute Schätzung dessen vornehmen, wo sich die Sonne während der Fahrt befindet - Wetter und Tageszeit würden Sie daran hindern, sie kontinuierlich zu messen. Hierfür gibt es verschiedene Möglichkeiten:

GPS

Auch hier die bestmögliche Option. Ein Paar GPS wäre noch besser.

INS

Trägheitsnavigationssysteme können Ihnen eine annehmbare Annäherung der Winkelposition geben, indem sie die (gemessene) Winkelbeschleunigung doppelt integrieren. Sie werden im Laufe der Zeit unweigerlich Fehler ansammeln, aber Sie können diese Fehler abmildern, indem Sie immer teurere INS-Einheiten kaufen (im Ernst, sie können Zehntausende von Dollar kosten). Vorausgesetzt, Sie kennen die ursprüngliche Überschrift, kann das INS sie von dort aus verfolgen.

Visual SLAM

Sie können visuelle Orientierungspunkte verwenden, um festzustellen, welcher Weg nach Norden führt. Da Sie sagten, es sei eine nichtssagende Umgebung, wird das wahrscheinlich nicht funktionieren. Andererseits kenne ich keine Orte in der freien Natur auf der Erde, die als "merkwürdig" gelten würden. Hier ist eine mögliche Ressource dafür: http://www.cvlibs.net/publications/icra11.pdf

Triangulation

Sie können auch Ihre eigenen Markierungen ablegen und Vermessungstechniken verwenden, um Ihre Orientierung zu behalten.

Viele Gyros sind empfindlich genug, um die Erdrotation zu erfassen, und erhalten so eine Schätzung des "wahren Nordens" (rotierender Norden im Gegensatz zum magnetischen Norden).

Ich habe die erste Person erklärt worden , um die Drehung der Erde mit Hilfe eines Kreisels war Léon Foucault, im Jahre 1852 (erkennen a )

Das ist das Funktionsprinzip des Kreiselkompasses und des Gyro-Theodolits , mit denen auf vielen Seeschiffen und in unterirdischen Tunneln der wahre Norden gefunden wird. Sie können direkt von einem Kaltstart nach Norden finden. (Im Gegensatz zum " Richtkreisel " in den meisten kleinen Flugzeugen).