Digamos que eu coloque um robô em um ambiente sem características e quaisquer sensores baseados em campo magnético (magnetômetro / bússola) não são permitidos.

Que métodos existem para determinar onde fica o norte?

Rastrear o sol / estrelas é uma opção, mas não é confiável o suficiente quando o tempo é considerado. Você pode pegar a rotação da terra usando giroscópios?

Existem mais soluções inteligentes?

A sobrevivência no deserto pode ser um lugar melhor para procurar "encontrar o norte sem bússola" do que na robótica, mas aqui estão algumas adaptações eletrônicas dessas técnicas que podem realmente funcionar em um robô.

Finding North

Método GPS

Obviamente, sua primeira opção seria usar um GPS - a linha entre cada par de correções fornecerá sua direção de viagem (mas não funcionará enquanto você estiver parado). Se você deseja algo que funcione enquanto você está parado (e seu veículo é grande o suficiente), basta usar 2 unidades GPS espaçadas o mais afastadas possível do chassi e medir o ângulo entre elas.

(Pergunta completa aqui: /programming/8123049/calculate-bearing-between-two-locations-lat-long )

Essa é de longe a maneira mais fácil e melhor, mas para tornar as coisas realmente interessantes, aqui estão algumas outras abordagens possíveis, ainda que impraticáveis.

Método Shadow-stick

Faça com que o robô use sua câmera para observar sua sombra por 10 ou 15 minutos e observe o movimento da sombra. Tornar um robô capaz de reconhecer sua própria silhueta é um problema em si, mas isso é certamente uma coisa interessante a ver com a visão por computador!

Método de observação analógica

Se você pode apontar uma câmera para um relógio analógico, pode aproveitar o fato de que o ponteiro das horas faz duas rotações em 24 horas (enquanto o sol faz apenas uma). Se você apenas criar seu próprio relógio analógico que gira uma vez a cada 24 horas, basta apontar a marca 0:00 para o sol e o braço apontará para o norte. Não vai funcionar à noite.

Mantendo o Norte

Depois de encontrar o norte usando o sol, você terá que manter uma boa estimativa de onde está enquanto se move - o clima e a hora do dia impediriam que você o medisse continuamente. Há algumas maneiras de fazer isto:

GPS

Mais uma vez, a melhor opção possível. Um par de GPS seria ainda melhor.

INS

Os sistemas de navegação inercial podem fornecer uma aproximação decente da posição angular ao integrar duplamente a aceleração angular (medida). Você inevitavelmente acumulará erros ao longo do tempo, mas poderá atenuá-los comprando unidades INS progressivamente mais caras (a sério, elas podem custar dezenas de milhares de dólares). Supondo que você saiba o cabeçalho inicial, o INS pode rastreá-lo a partir daí.

Visual SLAM

Você pode usar pontos de referência visuais para ter uma noção de qual direção é o norte. Como você disse que era um ambiente inexpressivo, provavelmente isso não vai funcionar. Por outro lado, não conheço nenhum lugar ao ar livre na terra que contaria como "inexpressivo". Aqui está um recurso possível para isso: http://www.cvlibs.net/publications/icra11.pdf

Triangulação

Você também pode soltar seus próprios marcadores e usar técnicas de levantamento para manter o rumo.

Muitos giroscópios são sensíveis o suficiente para detectar a rotação da Terra e, portanto, obtêm uma estimativa do "norte verdadeiro" (norte rotacional, em oposição ao norte magnético).

Foi-me dito que a primeira pessoa a detectar a rotação da Terra usando um giroscópio foi Léon Foucault, em 1852. ( a )

Esse é o princípio de operação do giro- passe e do giro-teodolito , que são usados ​​para encontrar o norte verdadeiro em muitos navios oceânicos e em túneis subterrâneos. Eles podem encontrar o Norte diretamente de um começo frio. (Diferente do " giroscópio direcional " na maioria dos aviões pequenos).