Mistrzowskie Opanowanie INS: Kompletny Podręcznik Rozwiązań Nawigacji Autonomicznej

W przypadku nowoczesnych przedsiębiorstw, które chcą zintegrować systemy nawigacji inercyjnej (INS) ze swoją ogólną działalnością gospodarczą, niezbędne jest zrozumienie podstawowych elementów i mechanizmów działania INS.W dziedzinie inercjalnej nawigacji i inercjalnych jednostek pomiarowych (IMU), trzy elementy wyróżniają się jako kluczowe: sprzęt, oprogramowanie układowe i wdrożenie.

SprzętW tym celu należy znaleźć równowagę pomiędzy jakością czujników, ich ilością i kluczowymi aspektami kosztów w przypadku wszelkiego wdrożenia INS.

Firmware: Firmware obejmujące filtrowanie danych, fuzję i przetwarzanie jest kluczowe dla zapewnienia dokładności i wysokiej wydajności INS.

WdrożenieWdrożenie, często pomijane, ale prawdopodobnie najważniejszy aspekt wyboru INS, obejmuje jakość dokumentacji i wiedzę fachową w zakresie wsparcia.Czynniki te mogą być decydującą różnicą między uruchomieniem produktu zgodnie z harmonogramem, a w ramach budżetu.

Podstawowa funkcjonalnośćINS

Systemy nawigacji inercjalnej obliczają położenie urządzeń w stosunku do określonych punktów odniesienia lub stałych współrzędnych.jednocześnie stale monitorując i utrzymując kursW celu osiągnięcia tego celu konieczna jest bezproblemowa współpraca między wieloma komponentami w celu zbudowania funkcjonalnych autonomicznych systemów robotycznych i nawigacyjnych.

Aby system robotyczny działał autonomicznie, musi mieć jasną świadomość swojej obecnej lokalizacji, orientacji, celu docelowego i ścieżki nawigacyjnej.Wszystko zaczyna się od komponentów sprzętowych..

Kluczowe elementy układów nawigacyjnych inercyjnych

INS składa się z trzech podstawowych elementów:

Sprzęt

Firmware lub oprogramowanie

Wdrożenie

Każdy z tych elementów powinien być starannie oceniany przy wyborze INS zgodnego ze specyficznymi wymaganiami produktu.

Oprogramowanie INS dla systemów autonomicznych

Sprzęt, który zapewnia autonomiczną nawigację za pośrednictwem INS, zazwyczaj zawiera niektóre lub wszystkie z następujących komponentów:

Czujniki INS

Akcelerometry mierzą przyspieszenie i prędkość względną urządzenia, w którym są zainstalowane.czujniki te odgrywają istotną rolę w określeniu pozycji urządzenia w różnych odstępach czasu.

Żyroskopy to czujniki fizyczne wykrywające kątową pozycję i ruch obiektu lub urządzenia w stosunku do określonego układu odniesienia inercyjnego.Są one niezbędne do określenia dokładnej pozycji urządzeń w stosunku do innych punktów odniesienia i układów inercyjnych.

Magnetometry wykrywają pola magnetyczne i służą jako punkt odniesienia dla urządzeń, robotów i złożonych systemów.

Odbiorniki GPS, które łączą się z Globalnym Systemem Nawigacji Satelitycznej (GNSS), uzupełniają system inercyjny dodatkowymi danymi pozycyjnymi.Antenny mogą być zintegrowane w celu zwiększenia dostępu autonomicznego systemu do sieci GNSS.

Mikroprocesor uruchamia oprogramowanie niezbędne do działania systemu.

Wskaźnik kształtu

Urządzenia są zazwyczaj zaprojektowane do chronionych lub szorstkich środowisk.Do zastosowań takich jak drony, które pracują w trudnych warunkach, standardowe są osłony z aluminium.

Jednostki pomiarowe inercjalne (IMU) integrują systemy mikroelektromechaniczne (MEMS), żyroskopy, magnetometry i akcelerometry w jedno, przyjazne dla użytkownika urządzenie do zarządzania nawigacją robotyczną.System odniesienia nastawienia i kierunku (AHRS) opiera się na funkcjonalności IMU poprzez dodanie możliwości wykrywania i reagowania na nastawienie systemu robotycznego w stosunku do stałych punktów odniesieniaAntenna GPS dostarcza dane satelitarne umożliwiające możliwości nawigacji.umożliwiające szybszą kalibrację i szybsze uruchomienie systemuWspólnie te elementy ‒ IMU, AHRS i GNSS ‒ tworzą kompletny system nawigacji inercjalnej (INS).

Wybór opłacalnych jednostek pomiaru inercji

Przy zakupie sprzętu do systemów nawigacji bezwładnościowej na koszty i skuteczność IMU wpływa znacząco kilka czynników:

Żyroskopy światłowodowe zmniejszają liczbę czujników potrzebnych do dokładnych odczytów, ale mają znaczną premię cenową, czasami nawet 100 razy wyższą niż konwencjonalne alternatywy.Wysokiej jakości żyroskopy i inne elementy sprzętowe zwiększają dokładność i minimalizują przepływ.

Kosztowo efektywne kombinacje akcelerometrów, żyroskopów, systemów GPS,i magnetometry często zapewniają wystarczającą wydajność nawigacyjną dla systemów działających w środowiskach zamkniętych lub tych o umiarkowanych wymaganiach precyzyjnychDane z tych czujników są łączone w celu zrekompensowania indywidualnych błędów czujników - zjawisko znane jako fuzja czujników (opisywane poniżej).łączna wydajność przekracza sumę poszczególnych składników.

Dla większości przedsiębiorstw ten zestaw przystępnych cen czujników zapewnia właściwą równowagę między wydajnością a kosztami.Zidentyfikowanie optymalnej równowagi zapewnia wdrożenie opłacalnych IMU dostosowanych do indywidualnych potrzeb przedsiębiorstwa.

Firmware nawigacji inercyjnej

Firmware INS składa się z dwóch podstawowych elementów:

Firmware fuzji czujników przesyła dane ze wszystkich czujników sprzętowych do jednostki przetwarzającej, sformatując je w celu kompatybilności z mikroprocesorem urządzenia.

Filtr Kalmana ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia dokładności danych czujników, ale nie zawsze jest włączony do zakupów czujników.Jest to zazwyczaj program zastrzeżony dostosowany do konkretnej konfiguracji sprzętu i producentaFiltry Kalmana eliminują dane obce (zwane hałasem), optymalizując wykorzystanie zasobów obliczeniowych do autonomicznej nawigacji.

Kluczowe czynniki skutecznego filtrowania danych obejmują metody gromadzenia i przesyłania danych,oraz dokładnej dokumentacji, zwłaszcza podczas początkowego wdrażania, w celu określenia obszarów wymagających poprawyPrzystępne dla użytkownika interfejsy i szybkość wizualizacji danych w czasie rzeczywistym również przyczyniają się do ogólnego sukcesu projektu.

Wdrożenie INS

Wdrożenie INS wymaga zazwyczaj największych inwestycji w zasoby i czas.

Faza rozszerzenia zakresu INS

Ocena dostępnych na rynku rozwiązań INS

Określenie typów czujników wymaganych do projektu autonomicznej nawigacji

Ocena zdolności dostawcy nawigacji inercyjnej do dostarczania pożądanych wyników

Proces wdrażania INS

Kompletność i jakość dokumentacji czujników i oprogramowania układowego

Specjalistyka i dostępność zespołów wsparcia czujników

Kompatybilność pomiędzy pożądanym systemem a możliwościami czujników

Integracja systemu sterowania z danymi czujników

Dokładne badania i określenie zakresu tych czynników są niezbędne przy wyborze producenta INS.i wsparcie wdrożeniowym, wszystko w ramach struktury kosztów, która zapewnia, że autonomiczny system robotyczny jest zarówno wydajny, jak i opłacalnyTo przygotowanie do krótkiego wprowadzenia naszych rozwiązań w Inertial Sense.

Zmysł inercji: Twój partner w autonomicznej nawigacji

W Inertial Sense specjalizujemy się w dostarczaniu optymalnych, praktycznych rozwiązań dla potrzeb autonomicznej nawigacji.Nasze oferty obejmują kluczowe funkcje zaprojektowane w celu usprawnienia realizacji i maksymalizacji wyników:

INS Hardware

Nasze czujniki INS mają niezrównany stosunek odcisku do wydajności, są niezawodne i precyzyjne, są wystarczająco kompaktowe, by zmieścić się na groszu.

INS Firmware

Nasz filtr Kalmana, udoskonalony przez dziesięć lat, dostarcza niemal bezbłędne dane, zapewniając urządzeniach utrzymanie na kursie z minimalnym odchyleniem.

Nasze własne rozwiązanie syntezy czujników umożliwia integrację z szeroką gamą czujników, w tym z tymi, które nie są przez nas wytwarzane.

Wdrożenie INS

Zapewniamy zintegrowane narzędzie oceny, które umożliwia w czasie rzeczywistym rozwiązywanie problemów i korektę błędów danych, a także ocenę wydajności poszczególnych czujników.To pozwala zaoszczędzić czas i wysiłek w weryfikacji dokładności systemu podczas pracy.

Nasz dedykowany zestaw do tworzenia oprogramowania (SDK) jest regularnie aktualizowany, posiada intuicyjny interfejs i kompleksową dokumentację.Klienci otrzymują bezpłatny dostęp do najnowszych aktualizacji i są informowani o bieżących ulepszeniach.

W Inertial Sense jesteśmy dumni z oferowania najprostszych i najwygodniejszych procesów wdrożenia w branży.Współpracujemy ściśle z klientami w celu zapewnienia niezbędnego szkolenia i wsparcia dla bezproblemowego doświadczenia.

Nasza dokumentacja jest wolna od żargonu technicznego, usuwając bariery w szybkim wdrażaniu naszych autonomicznych systemów nawigacji.Oferujemy wsparcie na żywo z możliwością dzielenia się ekranem i szybkim czasem reakcji, zapewniając klientom możliwość kontaktu z prawdziwym ekspertem w razie potrzeby.