INS를 마스터: 자율 항법 솔루션에 대한 완전한 설명서

INS(관성 항법 시스템)을 전체 비즈니스 운영에 통합하려는 현대 기업에게 INS의 핵심 구성 요소와 작동 방식을 이해하는 것은 필수적입니다. 관성 항법 및 관성 측정 장치(IMU) 분야에서 세 가지 요소가 중요합니다. 하드웨어, 펌웨어 및 구현입니다. 다음은 현대 기업에 맞게 조정된 관성 시스템의 기본 사항에 대한 분석입니다.

하드웨어: 이는 모든 INS 배포의 핵심 고려 사항인 센서 품질, 수량 및 비용 간의 균형을 맞추는 것을 의미합니다.

펌웨어: 데이터 필터링, 융합 및 처리를 포함하는 펌웨어는 INS 정확도와 고성능을 보장하는 데 중추적인 역할을 합니다. 특히 펌웨어 솔루션은 제조업체마다 표준화되어 있지 않습니다.

구현: 종종 간과되지만 INS 선택에서 가장 중요한 측면이라고 할 수 있는 구현은 문서 품질과 지원 전문 지식을 포함합니다. 이러한 요소는 제품을 예정대로 예산 내에서 출시하는 것과 그렇지 않은 것의 결정적인 차이가 될 수 있습니다.

의 핵심 기능INS

관성 항법 시스템은 특정 기준점 또는 고정 좌표를 기준으로 장치의 위치를 계산합니다. 로봇 공학 및 자동화 내에서 INS 구현은 롤 및 피치를 조절하는 동시에 방향, 위치 및 속도를 지속적으로 모니터링하고 유지합니다. 이를 위해서는 기능적인 자율 로봇 및 항법 시스템을 구축하기 위해 여러 구성 요소 간의 원활한 협업이 필요합니다.

로봇 시스템이 자율적으로 작동하려면 현재 위치, 방향, 목표 목적지 및 항법 경로를 명확하게 인식해야 합니다. 이 모든 것은 하드웨어 구성 요소에서 시작됩니다.

관성 항법 시스템의 주요 구성 요소

INS는 세 가지 기본 구성 요소로 구성됩니다.

하드웨어

펌웨어 또는 소프트웨어

구현

제품의 특정 요구 사항에 맞는 INS를 선택할 때는 이러한 각 요소를 신중하게 평가해야 합니다.

자율 시스템용 INS 하드웨어

INS를 통한 자율 항법을 지원하는 하드웨어에는 일반적으로 다음 구성 요소 중 일부 또는 전부가 포함됩니다.

INS 센서

가속도계는 설치된 장치의 가속도와 상대 속도를 측정합니다. 속도 및 가속도의 변화를 추적함으로써 이러한 센서는 다양한 간격으로 장치의 위치를 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.

자이로스코프는 특정 관성 기준 프레임과 관련하여 물체 또는 장치의 각도 위치 및 움직임을 감지하는 물리적 센서입니다. 다른 기준점 및 관성 프레임과 관련하여 장치의 정확한 자세를 정확히 찾아내는 데 필수적입니다.

자력계는 자기장을 감지하여 장치, 로봇 및 복잡한 시스템의 항법 기준점으로 사용됩니다.

GPS 수신기는 GNSS(Global Navigation Satellite System)에 연결되어 추가 위치 데이터를 관성 시스템에 제공합니다. 자율 시스템의 GNSS 네트워크 접근성을 향상시키기 위해 안테나가 통합될 수 있습니다.

마이크로프로세서는 시스템 작동에 필요한 펌웨어를 실행합니다. 내부 저장 장치는 작동 중 시스템의 움직임, 위치 및 활동을 선택적으로 기록할 수 있습니다.

폼 팩터

장치는 일반적으로 보호 또는 견고한 환경을 위해 설계되었습니다. 센서를 외부 조건으로부터 보호할 수 있는 환경에서는 풋프린트를 최소화하기 위해 케이스가 없는 디자인을 사용할 수 있습니다. 가혹한 조건에서 작동하는 드론과 같은 응용 분야의 경우 견고한 알루미늄 인클로저가 표준입니다.

관성 측정 장치(IMU)는 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS), 자이로스코프, 자력계 및 가속도계를 단일 사용자 친화적인 장치에 통합하여 로봇 항법을 관리합니다. AHRS(Attitude and Heading Reference System)는 고정 기준점에 대한 로봇 시스템의 자세를 감지하고 대응하는 기능을 추가하여 IMU 기능을 기반으로 구축됩니다. GPS 안테나는 위성 데이터를 제공하여 항법 기능을 활성화합니다. 또한 이중 포괄 장치를 사용하여 방향 획득 중 자기 간섭을 완화하여 더 빠른 보정 및 더 빠른 시스템 시작을 가능하게 합니다. IMU, AHRS 및 GNSS를 함께 사용하면 완전한 관성 항법 시스템(INS)을 구성합니다.

비용 효율적인 관성 측정 장치 선택

관성 항법 시스템용 하드웨어를 조달할 때 여러 요인이 IMU의 비용과 효율성에 상당한 영향을 미칩니다.

광섬유 자이로스코프는 정확한 판독에 필요한 센서 수를 줄이지만 상당한 가격 프리미엄이 따릅니다. 때로는 기존 대안보다 100배나 높습니다. 고품질 자이로스코프 및 기타 하드웨어 구성 요소는 정확도를 높이고 드리프트를 최소화합니다.

가속도계, 자이로스코프, GPS 시스템 및 자력계의 비용 효율적인 조합은 밀폐된 환경에서 작동하거나 적당한 정밀도 요구 사항이 있는 시스템에 충분한 항법 성능을 제공하는 경우가 많습니다. 이러한 센서의 데이터는 개별 센서 오류를 보상하기 위해 결합됩니다. 이는 센서 융합(아래 자세히 설명)이라고 합니다. 이 경우 결합된 성능은 개별 구성 요소의 합계를 초과합니다.

대부분의 기업에게 이러한 저렴한 센서의 조합은 성능과 비용 간의 적절한 균형을 이룹니다. 최적의 균형을 식별하면 회사의 고유한 요구 사항에 맞는 비용 효율적인 IMU를 배포할 수 있습니다.

관성 항법 펌웨어

INS 펌웨어는 두 가지 핵심 요소로 구성됩니다.

센서 융합 펌웨어는 모든 하드웨어 센서에서 처리 장치로 데이터를 전송하여 장치의 마이크로프로세서와 호환되도록 형식을 지정합니다.

칼만 필터는 센서 데이터 정확도를 보장하는 데 중요하지만 센서 구매에 항상 포함되는 것은 아닙니다. 제공되는 경우 일반적으로 특정 하드웨어 구성 및 제조업체에 맞게 사용자 지정된 독점 프로그램입니다. 칼만 필터는 불필요한 데이터( “노이즈”라고 함)를 제거하여 자율 항법을 위한 컴퓨팅 리소스 활용을 최적화합니다.

효과적인 데이터 필터링의 주요 요소에는 데이터 수집 및 전송 방법과 철저한 문서화(특히 초기 구현 중)가 포함되어 개선 영역을 식별합니다. 사용자 친화적인 인터페이스와 실시간 데이터 시각화 속도도 전체 프로젝트 성공에 기여합니다.

INS 구현

INS 구현은 일반적으로 자원과 시간 측면에서 가장 큰 투자를 요구합니다. 이 프로세스의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.

INS 범위 지정 단계

시장에서 사용 가능한 INS 솔루션 평가

자율 항법 프로젝트에 필요한 센서 유형 결정

원하는 결과를 제공하는 관성 항법 제공업체의 능력 평가

INS 구현 프로세스

센서 및 펌웨어 문서의 완전성 및 품질

센서 지원 팀의 전문 지식 및 가용성

원하는 시스템과 센서 기능 간의 호환성

제어 시스템과 센서 데이터의 통합

INS 제조업체를 선택할 때는 이러한 요소를 철저히 조사하고 범위를 지정하는 것이 필수적입니다. 이상적으로 선택한 센서는 적절한 하드웨어, 펌웨어 및 구현 지원을 제공하며, 자율 로봇 시스템이 고성능과 수익성을 모두 보장하는 비용 구조 내에서 제공됩니다. 이는 Inertial Sense에서 당사 솔루션에 대한 간략한 소개를 위한 무대를 마련합니다.

Inertial Sense: 자율 항법의 파트너

Inertial Sense는 자율 항법 요구 사항에 대한 최적의 실용적인 솔루션을 제공하는 데 특화되어 있습니다. 당사의 제품은 구현을 간소화하고 결과를 극대화하도록 설계된 주요 기능을 포함합니다.

INS 하드웨어

당사의 INS 센서는 타의 추종을 불허하는 풋프린트 대 성능 비율을 자랑합니다. 안정적이고 정확하며 10센트 동전에 맞을 만큼 작습니다.

INS 펌웨어

10년 이상 개선된 당사의 칼만 필터는 거의 오류가 없는 데이터를 제공하여 장치가 최소한의 드리프트로 코스를 유지하도록 합니다.

당사의 독점 센서 융합 솔루션을 통해 당사에서 제조하지 않은 센서를 포함하여 광범위한 센서와 통합할 수 있습니다.

INS 구현

실시간 문제 해결 및 데이터 오류 수정, 개별 센서의 성능 평가를 허용하는 통합 평가 도구를 제공합니다. 이를 통해 작동 중 시스템 정확도를 확인하는 데 시간과 노력을 절약할 수 있습니다.

당사의 전용 SDK(Software Development Kit)는 직관적인 인터페이스와 포괄적인 문서를 특징으로 하여 정기적으로 업데이트됩니다. 고객은 최신 업데이트에 무료로 액세스할 수 있으며 지속적인 개선 사항에 대한 정보를 얻을 수 있습니다.

Inertial Sense는 업계에서 가장 간단하고 편리한 구현 프로세스를 제공하는 것을 자랑스럽게 생각합니다. 원활한 경험을 위해 필요한 교육 및 지원을 제공하기 위해 고객과 긴밀히 협력합니다.

당사의 문서는 기술적인 전문 용어가 없으므로 자율 항법 시스템의 빠른 채택에 대한 장벽을 제거합니다. 또한 화면 공유 기능과 빠른 응답 시간을 통해 실시간으로 사람의 지원을 제공하여 고객이 도움이 필요할 때 실제 전문가와 연결할 수 있도록 합니다.