Dominando INS: Um Manual Completo para Soluções de Navegação Autônoma

Para as empresas modernas que pretendam integrar os sistemas de navegação inercial (INS) nas suas operações globais de negócio, é indispensável compreender os componentes essenciais e os mecanismos operacionais dos INS.No domínio da navegação inercial e das unidades de medição inercial (IMU), três elementos se destacam como críticos: hardware, firmware e implementação.

Ferramentas: Isto implica encontrar um equilíbrio entre a qualidade dos sensores, a quantidade e as considerações-chave de custo para qualquer implantação do INS.

Firmware: Incluindo filtragem de dados, fusão e processamento, o firmware é fundamental para garantir a precisão e alto desempenho do INS.

Implementação: Frequentemente negligenciado, mas sem dúvida o aspecto mais crucial da selecção de um INS, a implementação abrange a qualidade da documentação e os conhecimentos especializados de apoio.Estes fatores podem ser a diferença decisiva entre lançar um produto no prazo previsto e dentro do orçamento.

Funcionalidade básica doINS

Os sistemas de navegação inercial calculam a posição dos dispositivos em relação a pontos de referência específicos ou coordenadas fixas.enquanto monitora e mantém continuamente o cursoPara conseguir isso, é necessária uma colaboração perfeita entre vários componentes para construir sistemas funcionais de robótica e navegação autónomas.

Para que um sistema robótico funcione de forma autônoma, ele deve possuir uma consciência clara de sua localização atual, orientação, destino alvo e trajetória de navegação.Tudo começa com os componentes de hardware..

Principais componentes dos sistemas de navegação inercial

Um INS é composto por três componentes fundamentais:

Ferramentas

Firmware ou software

Implementação

Cada um destes elementos deve ser cuidadosamente avaliado ao selecionar um INS que se alinhe com os requisitos específicos de um produto.

Hardware INS para sistemas autônomos

O hardware que alimenta a navegação autônoma através do INS normalmente inclui alguns ou todos os seguintes componentes:

Sensores INS

Os acelerômetros medem a aceleração e a velocidade relativa do dispositivo em que estão instalados.Estes sensores desempenham um papel vital na determinação da posição do dispositivo em vários intervalos..

Os giroscópios são sensores físicos que detectam a posição angular e o movimento de um objeto ou dispositivo em relação a um quadro de referência inercial específico.São essenciais para determinar a posição exacta dos dispositivos em relação a outros pontos de referência e quadros inerciais..

Os magnetômetros detectam campos magnéticos, servindo como pontos de referência de navegação para dispositivos, robôs e sistemas complexos.

Os receptores GPS, que se conectam ao Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS), complementam o sistema inercial com dados de posição adicionais.As antenas podem ser integradas para melhorar o acesso do sistema autónomo à rede GNSS.

Um microprocessador executa o firmware necessário para a operação do sistema.

Fator de forma

Os dispositivos são tipicamente projetados para ambientes protegidos ou resistentes.Para aplicações como drones, que operam em condições adversas, são padrão caixas de alumínio resistentes.

As Unidades de Medição Inercial (UMI) integram sistemas micro-eletromecânicos (MEMS), giroscópios, magnetômetros e acelerômetros em um único dispositivo fácil de usar para gerenciar a navegação robótica.Um sistema de referência de posição e direcção (AHRS) baseia-se na funcionalidade da UMI, acrescentando a capacidade de detectar e responder à posição do sistema robótico em relação a pontos de referência fixosA antena GPS fornece dados de satélite para permitir as capacidades de navegação.permitindo uma calibração mais rápida e um arranque do sistema mais rápidoJuntos, estes componentes – IMU, AHRS e GNSS – constituem um sistema de navegação inercial (INS) completo.

Selecção de unidades de medição inercial rentáveis

Ao adquirir equipamento para sistemas de navegação inercial, vários fatores influenciam significativamente o custo e a eficácia das UMI:

Os giroscópios de fibra óptica reduzem o número de sensores necessários para leituras precisas, mas apresentam um preço substancial, por vezes até 100 vezes superior ao das alternativas convencionais.Giroscópios de alta qualidade e outros componentes de hardware aumentam a precisão e minimizam a deriva.

Combinações rentáveis de acelerômetros, giroscópios, sistemas GPS,e magnetômetros geralmente fornecem desempenho de navegação suficiente para sistemas que operam em ambientes fechados ou aqueles com requisitos de precisão modestosOs dados destes sensores são combinados para compensar os erros individuais dos sensores, um fenómeno conhecido como fusão de sensores (descrito a seguir).O desempenho combinado excede a soma dos componentes individuais.

Para a maioria das empresas, esta combinação de sensores acessíveis atinge o equilíbrio certo entre desempenho e custo.A identificação do equilíbrio óptimo garante a implantação de UMI de baixo custo adaptadas às necessidades únicas da empresa.

Firmware de navegação inercial

O firmware do INS é composto por dois elementos principais:

O firmware de fusão de sensores transmite dados de todos os sensores de hardware para a unidade de processamento, formatando-os para compatibilidade com o microprocessador do dispositivo.

O filtro Kalman é fundamental para garantir a precisão dos dados dos sensores, mas nem sempre está incluído nas compras de sensores.é tipicamente um programa proprietário personalizado para a configuração de hardware e fabricante específicosOs filtros Kalman eliminam dados estranhos (denominados “ruído”), otimizando a utilização de recursos computacionais para navegação autônoma.

Os principais factores para uma filtragem eficaz dos dados incluem os métodos de recolha e transmissão dos dados,Além disso, a Comissão deve elaborar uma documentação completa, em especial durante a execução inicial, para identificar as áreas de melhoria.As interfaces fáceis de usar e a velocidade de visualização de dados em tempo real também contribuem para o êxito global do projecto.

Implementação do INS

A implementação do INS requer normalmente o maior investimento em recursos e tempo.

Fase de escopo do INS

Avaliação das soluções INS disponíveis no mercado

Determinação dos tipos de sensores necessários para o projecto de navegação autónoma

Avaliação da capacidade do fornecedor de navegação por inércia de fornecer os resultados desejados

Processo de implementação do INS

Completude e qualidade da documentação relativa aos sensores e ao firmware

Competência e disponibilidade das equipas de apoio dos sensores

Compatibilidade entre o sistema desejado e as capacidades dos sensores

Integração do sistema de controlo com os dados dos sensores

Uma investigação aprofundada e um escopo destes fatores são essenciais quando se seleciona um fabricante de INS. Idealmente, o sensor escolhido oferecerá o hardware, o firmware, o equipamento e a tecnologia adequados.e apoio à implementação, tudo dentro de uma estrutura de custos que garanta que o sistema robótico autônomo seja altamente eficiente e rentável.Isto prepara o palco para uma breve introdução às nossas soluções na Inertial Sense.

Sentido inercial: seu parceiro na navegação autônoma

Na Inertial Sense, especializamo-nos em fornecer soluções ótimas e práticas para necessidades de navegação autônoma.As nossas ofertas incluem características-chave concebidas para simplificar a implementação e maximizar os resultados:

INS Hardware

Os nossos sensores INS ostentam uma relação desempenho/empreendimento inigualável, são fiáveis e precisos, são compactos o suficiente para caber num centavo.

INS Firmware

O nosso filtro Kalman, refinado ao longo de uma década, fornece dados quase sem erros, garantindo que os dispositivos permaneçam no curso com o mínimo de deriva.

A nossa solução proprietária de fusão de sensores permite a integração com uma ampla gama de sensores, incluindo os não fabricados por nós.

Implementação do INS

Fornecemos uma ferramenta de avaliação integrada que permite a resolução de problemas e correção de erros em tempo real dos dados, bem como a avaliação do desempenho de sensores individuais.Isto economiza tempo e esforço na verificação da precisão do sistema durante o funcionamento.

Nosso kit de desenvolvimento de software (SDK) é atualizado regularmente, com uma interface intuitiva e documentação abrangente.Os clientes recebem acesso gratuito às últimas actualizações e são mantidos informados das melhorias em curso.

Na Inertial Sense, orgulhamos de oferecer os processos de implementação mais simples e convenientes da indústria.Colaboramos estreitamente com os clientes para fornecer a formação e apoio necessários para uma experiência perfeita.

A nossa documentação é livre de jargões técnicos, removendo barreiras para a rápida adopção dos nossos sistemas de navegação autónoma.Oferecemos suporte humano ao vivo com capacidades de compartilhamento de tela e tempos de resposta rápidos, garantindo que os clientes possam contactar um verdadeiro perito quando for necessária assistência.