Maîtriser l'INS : Un manuel complet pour les solutions de navigation autonome

Pour les entreprises modernes qui cherchent à intégrer les systèmes de navigation par inertie (SNI) dans leurs opérations commerciales globales, il est indispensable de comprendre les composantes essentielles et les mécanismes opérationnels des SNI.Dans le domaine de la navigation par inertie et des unités de mesure par inertie (UMI), trois éléments se distinguent comme critiques: le matériel, le firmware et la mise en œuvre.

Matériel électrique: Cela implique de trouver un équilibre entre la qualité, la quantité et le coût des capteurs pour tout déploiement des INS.

Le firmware: En englobant le filtrage, la fusion et le traitement des données, le firmware est essentiel pour assurer la précision et les performances élevées des INS.

Mise en œuvre: Souvent négligé, mais sans doute l'aspect le plus crucial de la sélection d'un INS, la mise en œuvre englobe la qualité de la documentation et l'expertise de soutien.Ces facteurs peuvent être la différence décisive entre le lancement d'un produit dans les délais et dans le budget.

Fonctionnalité de base deINS

Les systèmes de navigation par inertie calculent la position des appareils par rapport à des points de référence spécifiques ou à des coordonnées fixes.tout en surveillant et en maintenant continuellement la trajectoirePour y parvenir, il faut une collaboration transparente entre plusieurs composants pour construire des systèmes de robotique et de navigation autonomes fonctionnels.

Pour qu'un système robotisé fonctionne de manière autonome, il doit être clairement conscient de son emplacement actuel, de son orientation, de sa destination et de sa trajectoire de navigation.Tout commence avec les composants matériels.

Composants clés des systèmes de navigation par inertie

Un INS comporte trois composantes fondamentales:

Matériel électrique

Firmware ou logiciel

Mise en œuvre

Chacun de ces éléments doit être soigneusement évalué lors de la sélection d'un INS conforme aux exigences spécifiques d'un produit.

Hardware INS pour les systèmes autonomes

Le matériel qui alimente la navigation autonome via l'INS comprend généralement certains ou tous les composants suivants:

Capteurs du système INS

Les accéléromètres mesurent l'accélération et la vitesse relative de l'appareil dans lequel ils sont installés.Ces capteurs jouent un rôle essentiel dans la détermination de la position de l'appareil à différents intervalles..

Les gyroscopes sont des capteurs physiques qui détectent la position angulaire et le mouvement d'un objet ou d'un dispositif par rapport à un cadre de référence inertiel spécifique.Ils sont essentiels pour déterminer l'orientation exacte des dispositifs par rapport aux autres points de référence et aux cadres inertiels..

Les magnétomètres détectent les champs magnétiques et servent de points de référence pour les appareils, les robots et les systèmes complexes.

Les récepteurs GPS, qui se connectent au système mondial de navigation par satellite (GNSS), complètent le système inertiel avec des données de position supplémentaires.Les antennes peuvent être intégrées pour améliorer l'accès du système autonome au réseau GNSS.

Un microprocesseur exécute le firmware nécessaire au fonctionnement du système.

Facteur de forme

Les appareils sont généralement conçus pour des environnements protégés ou robustes.Pour des applications telles que les dronesPour les appareils qui fonctionnent dans des conditions difficiles, des boîtiers en aluminium robuste sont standard.

Les unités de mesure inertielle (UMI) intègrent des systèmes microélectromécaniques (MEMS), des gyroscopes, des magnétomètres et des accéléromètres dans un seul appareil convivial pour la gestion de la navigation robotique.Un système de référence d'attitude et de direction (AHRS) s'appuie sur la fonctionnalité de l'UMI en ajoutant la possibilité de détecter et de répondre à l'attitude du système robotisé par rapport aux points de référence fixesL'antenne GPS fournit des données satellites pour permettre des capacités de navigation.permettant un étalonnage plus rapide et un démarrage plus rapide du systèmeEnsemble, ces composants - IMU, AHRS et GNSS - constituent un système complet de navigation par inertie (INS).

Sélection d'unités de mesure de l'inertie rentables

Lors de l'acquisition de matériel pour les systèmes de navigation par inertie, plusieurs facteurs influencent considérablement le coût et l'efficacité des IMU:

Les gyroscopes à fibre optique réduisent le nombre de capteurs nécessaires à des lectures précises, mais leur prix est considérablement plus élevé, parfois jusqu'à 100 fois supérieur à celui des alternatives classiques.Des gyroscopes de haute qualité et d'autres composants matériels améliorent la précision et réduisent la dérive.

Des combinaisons rentables d'accéléromètres, de gyroscopes, de systèmes GPS,et les magnétomètres offrent souvent des performances de navigation suffisantes pour les systèmes opérant dans des environnements fermés ou ceux qui ont des exigences de précision modestesLes données de ces capteurs sont combinées pour compenser les erreurs individuelles des capteurs, un phénomène connu sous le nom de fusion des capteurs (détaillé ci-dessous).les performances combinées dépassent la somme des composants individuels.

Pour la plupart des entreprises, ce mélange de capteurs abordables permet de trouver le bon équilibre entre performance et coût.L'identification de l'équilibre optimal assure le déploiement d'UMI rentables et adaptées aux besoins uniques de l'entreprise.

Firmware de navigation par inertie

Le firmware de l'INS comporte deux éléments essentiels:

Le firmware de fusion de capteurs transmet les données de tous les capteurs matériels à l'unité de traitement, en les formatant pour leur compatibilité avec le microprocesseur de l'appareil.

Le filtre Kalman est essentiel pour assurer l'exactitude des données des capteurs, mais n'est pas toujours inclus dans les achats de capteurs.Il s'agit généralement d'un programme propriétaire adapté à la configuration matérielle spécifique et au fabricantLes filtres Kalman éliminent les données étrangères (appelées "bruit"), optimisant l'utilisation des ressources informatiques pour une navigation autonome.

Les facteurs clés pour un filtrage efficace des données comprennent les méthodes de collecte et de transmission des données,Il est également nécessaire de fournir une documentation approfondie, en particulier lors de la mise en œuvre initiale, pour identifier les domaines à améliorer.Les interfaces conviviales et la vitesse de visualisation des données en temps réel contribuent également au succès global du projet.

Mise en œuvre de l'INS

La mise en œuvre des INS exige généralement le plus grand investissement en ressources et en temps.

Phase de définition du champ d'application de l'INS

Évaluation des solutions INS disponibles sur le marché

Détermination des types de capteurs requis pour le projet de navigation autonome

Évaluation de la capacité du fournisseur de navigation par inertie à fournir les résultats souhaités

Procédure de mise en œuvre de l'INS

Complétude et qualité de la documentation relative aux capteurs et au firmware

Expertise et disponibilité des équipes de soutien des capteurs

Compatibilité entre le système souhaité et les capacités des capteurs

Intégration du système de commande avec les données des capteurs

Une recherche approfondie et une évaluation de ces facteurs sont essentielles lors du choix d'un fabricant d'INS.et soutien à la mise en œuvre, le tout dans une structure de coûts qui garantit que le système robotique autonome est à la fois performant et rentable.Cela prépare le terrain pour une brève introduction à nos solutions chez Inertial Sense.

Le sens de l'inertie: votre partenaire dans la navigation autonome

Chez Inertial Sense, nous sommes spécialisés dans la fourniture de solutions optimales et pratiques pour les besoins de navigation autonome.Notre offre comprend des fonctionnalités clés conçues pour rationaliser la mise en œuvre et maximiser les résultats:

Le matériel de l'INS

Nos capteurs INS offrent un rapport performance/empreinte inégalé, fiables et précis, ils sont suffisamment compacts pour tenir sur un centime.

Le firmware de l'INS

Notre filtre Kalman, affiné depuis plus d'une décennie, fournit des données presque sans erreur, garantissant aux appareils de rester sur la bonne trajectoire avec une dérive minimale.

Notre solution exclusive de fusion de capteurs permet l'intégration avec un large éventail de capteurs, y compris ceux qui ne sont pas fabriqués par nous.

Mise en œuvre de l'INS

Nous fournissons un outil d'évaluation intégré qui permet le dépannage et la correction d'erreurs en temps réel des données, ainsi que l'évaluation des performances des capteurs individuels.Cela permet d'économiser du temps et des efforts pour vérifier l'exactitude du système pendant le fonctionnement.

Notre kit de développement de logiciels dédié (SDK) est régulièrement mis à jour, avec une interface intuitive et une documentation complète.Les clients ont accès gratuitement aux dernières mises à jour et sont tenus informés des améliorations en cours.

Chez Inertial Sense, nous sommes fiers d'offrir les processus de mise en œuvre les plus simples et les plus pratiques de l'industrie.Nous travaillons en étroite collaboration avec les clients pour fournir la formation et le soutien nécessaires pour une expérience transparente.

Notre documentation est exempte de jargon technique, ce qui élimine les obstacles à l'adoption rapide de nos systèmes de navigation autonomes.Nous offrons un support humain en direct avec des capacités de partage d'écran et des temps de réponse rapides, en veillant à ce que les clients puissent communiquer avec un véritable expert lorsqu'ils ont besoin d'aide.