Disons que je laisse tomber un robot dans un environnement sans caractéristiques et que les capteurs basés sur le champ magnétique (magnétomètre / boussole) ne sont pas autorisés.

Quelles méthodes existe-t-il pour déterminer où se trouve le nord?

Le suivi du soleil / des étoiles est une option mais pas suffisamment fiable lorsque le temps est considéré. Pouvez-vous capter la rotation de la terre à l'aide de gyroscopes?

Existe-t-il des solutions plus intelligentes?

La survie en milieu sauvage pourrait être un meilleur endroit pour rechercher «trouver le nord sans boussole» qu'en robotique, mais voici quelques adaptations électroniques de ces techniques qui pourraient réellement fonctionner sur un robot.

Trouver le Nord

Méthode GPS

Bien sûr, votre premier choix serait d'utiliser un GPS - la ligne entre chaque paire de correctifs vous donnera votre direction de voyage (mais cela ne fonctionnera pas tant que vous serez immobile). Si vous voulez quelque chose qui fonctionne pendant que vous êtes immobile (et que votre véhicule est assez grand), vous pouvez simplement utiliser 2 unités GPS espacées le plus loin possible sur le châssis et mesurer l'angle entre elles.

(Question complète ici: /programming/8123049/calculate-bearing-between-two-locations-lat-long )

C'est de loin le moyen le plus simple et le meilleur, mais pour rendre les choses vraiment intéressantes, voici quelques autres approches possibles mais non pratiques.

Méthode du bâton d'ombre

Demandez au robot d'utiliser sa caméra pour regarder son ombre pendant 10 ou 15 minutes et notez le mouvement de l'ombre. Faire un robot capable de reconnaître sa propre silhouette est un problème en soi, mais c'est certainement une chose intéressante à faire avec la vision par ordinateur!

Méthode de surveillance analogique

Si vous pouvez pointer un appareil photo vers une montre analogique, vous pouvez profiter du fait que l'aiguille des heures fait deux tours en 24 heures (alors que le soleil n'en fait qu'un). Si vous créez votre propre horloge analogique qui tourne toutes les 24 heures, vous pouvez simplement pointer la marque 0:00 vers le soleil et le bras pointera vers le nord. Cela ne fonctionnera pas la nuit.

Garder le Nord

Une fois que vous avez trouvé le nord en utilisant le soleil, vous devrez garder une bonne estimation de l'endroit où il se trouve pendant le déplacement - le temps et l'heure de la journée vous empêcheraient de le mesurer en continu. Il y a quelques façons de le faire:

GPS

Encore une fois, la meilleure option possible. Une paire de GPS serait encore mieux.

INS

Les systèmes de navigation inertielle peuvent vous donner une approximation décente de la position angulaire en intégrant doublement l'accélération angulaire (mesurée). Vous accumulerez inévitablement des erreurs au fil du temps, mais vous pouvez atténuer ces erreurs en achetant des unités INS de plus en plus chères (sérieusement, elles peuvent coûter des dizaines de milliers de dollars). En supposant que vous connaissez le cap initial, l'INS peut le suivre à partir de là.

Visual SLAM

Vous pouvez utiliser des repères visuels pour garder une idée de la direction du nord. Puisque vous avez dit que c'était un environnement sans particularité, cela ne fonctionnera probablement pas. D'un autre côté, je ne connais aucun endroit dans les grands espaces sur terre qui compterait comme "sans particularité". Voici une ressource possible pour cela: http://www.cvlibs.net/publications/icra11.pdf

Triangulation

Vous pouvez également laisser tomber vos propres marqueurs et utiliser des techniques d'arpentage pour garder vos repères.

De nombreux gyroscopes sont suffisamment sensibles pour détecter la rotation de la Terre, et obtiennent ainsi une estimation du "vrai Nord" (Nord en rotation, par opposition au Nord magnétique).

On m'a dit que la première personne à détecter la rotation de la Terre à l'aide d'un gyroscope était Léon Foucault, en 1852. ( a )

C'est le principe de fonctionnement du gyrocompas et du gyro-théodolite , qui sont utilisés pour trouver le vrai nord sur de nombreux navires océaniques et dans des tunnels souterrains. Ils peuvent directement trouver le Nord à partir d'un démarrage à froid. (Contrairement au " gyroscope directionnel " dans la plupart des petits avions).