1. การนําเสนอ
ไจโรสโกปไฟเบอร์ออปติก (FOG) เป็นทางออกหลักสําหรับการนําทางแบบแท็กติกและแม่นยําสูง เป็นเวลานาน และเป็นทางเลือกที่น่าเชื่อถือและราคาถูกต่อเทคโนโลยีไจโรแบบระดับสูงอย่างไรก็ตาม, ด้วยการปรับปรุงทันทีของเซ็นเซอร์ความอ่อนแอของ MEMS ในช่วงปีที่ผ่านมา, จีโรสโกป MEMS ที่มีประสิทธิภาพสูงค่อย ๆ กําลังแข่งขันกับผลิตภัณฑ์ FOG ระดับต่ําและกลาง
ในปัจจุบัน MEMS ได้ถูกนําไปใช้อย่างแพร่หลายในด้านการปรับความมั่นคงของแอนเทนเน่ การควบคุมเครื่องจักรการเกษตร การนําทางของยานพาหนะที่ไม่มีคนขับ และสาขาอื่นๆ ที่เคยถูกควบคุมโดย FOGเพื่อทําความชัดเจนถึงความแตกต่างของผลงานระหว่างสองเทคโนโลยี, เราได้ทําการทดสอบการเปรียบเทียบเชิงปฏิบัติการ ระหว่าง MEMS IMU ทักษะระดับสูง และ FOG อุตสาหกรรมระดับการเริ่มต้น ซึ่งครอบคลุมการตั้งค่าฮาร์ดแวร์ อัลการิทึมซอฟต์แวร์ และผลการนําทางจริง
2การปรับปรุงทางเทคนิคของ MEMS ที่ทันสมัยเพื่อการนําทางแม่นยํา
MEMS ราคาถูกแบบดั้งเดิมเคยมีความผิดพลาดที่ใหญ่และความมั่นคงที่ยากจน ต่ํากว่า FOG มากความกว้างแบนด์และความรู้สึก gด้วยการสนับสนุนโดยการดําเนินงานความเร็วสูงและอัลการิทึมการชดเชยความผิดพลาดของเซ็นเซอร์ที่ก้าวหน้า MEMS ที่ทันสมัยสามารถบรรลุความสามารถในการนําทางในระดับยุทธศาสตร์ได้
สถานการณ์การนําทางในอุตสาหกรรมและกลางแจ้งมากขึ้นและมากขึ้น กําลังเปลี่ยนจาก FOG ไปยัง MEMS ระดับสูงเครื่องจักรการเกษตรแม่นยําและอุปกรณ์ต่างๆที่ไม่มีคนขับ (UAV/UGV/USV)ในอดีตผู้ใช้สามารถเลือกระบบ FOG หรือ RLG ที่แพง (มากกว่า 30,000 ดอลลาร์) เพื่อความแม่นยําที่มั่นคง แต่ตอนนี้ MEMS ที่ปรับปรุงขึ้นสามารถให้ผลงานพื้นฐานที่เทียบได้ในราคาเพียงหนึ่งในสิบของต้นทุน
3. การตั้งค่าฮาร์ดแวร์ระบบทดสอบ
เราสร้างระบบนําทาง INS/GNSS แบบครบวงจร 2 ระบบ ด้วยโปรแกรมอัลการิทึมและสภาพทดสอบเดียวกัน เพื่อการเปรียบเทียบ
3.1 ระบบไฮบริด FOG
ระบบนี้ใช้ FOG สองสําหรับการวัด yaw และ pitch, หนึ่ง MEMS gyro สําหรับการวัด roll, บวกกับสามแกนมาตรฐาน accelerometer, magnetometer และ barometer.000 (ชุดเล็ก). FOG ที่เลือกมีความกว้างแบนด์เบดสูง ความเสื่อมที่มั่นคง และการเดินแบบสุ่มมุมต่ํา เหมาะสําหรับฉากที่มีความก้าวเคลื่อนและความมั่นคงสูง
3.2 ระบบ MEMS ครบถ้วน
ระบบ นี้ ใช้ จิโรสโกป MEMS ระดับ สุดยอด สาม ตัว สําหรับ การ รับรู้ การหมุน เต็มแกน ซึ่ง มี เครื่อง รับรู้ ที่ ช่วยเหลือ เหมือน กับ ระบบ FOG000, ราคาถูกกว่า FOG มากกว่า 8 หน า 10 ครั้ง. MEMS IMU ระดับอุตสาหกรรมที่นํามาใช้สามารถบรรลุความสมดุลที่ดีของความกว้างแบนด์วิท, ความมั่นคง, เสียงและความต้านทานการสั่นที่มีความรู้สึกต่อแกนข้ามที่ต่ํามากหลังจากการปรับขนาดโรงงาน.
3.3 ปริมาตรสําคัญของเซ็นเซอร์หลัก
รายละเอียดหลักของ MEMS IMU: ความกว้างแบนด์ 330Hz, ความมั่นคงของ 6.25 ° / h gyro bias, ความผิดพลาดแกนข้ามที่ต่ํามาก (0.087%), การยับยั้งการสั่นสะเทือนที่ดีและผลงานเชิงเส้น.
รายละเอียดของ FOG Core: ความกว้างแบนด์ที่สูงมาก 1000Hz ความมั่นคงของความเสื่อม 3 ° / h การเดินแบบสุ่มมุมต่ํากว่ามาก ความต้านทานการเคลื่อนย้ายระยะยาวที่ดีกว่า
4. โปรแกรมการนําทาง
ระบบทั้ง 2 ระบบใช้อัลกอริทึมการนําทางความเร็วสูง 1000Hz เดียวกัน โดยใช้คําตอบแบบอินเนอร์เซียล SINS แบบดั้งเดิมเส้นทางแอนเทนน่าสองตัว, ท่าทางของแม่เหล็กวัด, ความสูงของแม่เหล็กวัด, และข้อมูลความเร็ว OBDII ของยานทางเลือก
เซนเซอร์ช่วยแต่ละตัวแก้ไขความบกพร่องในการทํางานที่แตกต่างกัน: GNSS แก้ไขการเคลื่อนที่ตําแหน่งโดยรวม, แม็กเนตเมตรช่วยการเริ่มต้นทิศทางระหว่างการหยุดใช้งาน GNSS, บารอมเมตรทําให้ข้อมูลความสูงมั่นคง,และความเร็ว OBDII ของรถยนต์ยับยั้งการเคลื่อนไหวของเส้นทางได้อย่างมีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน ระบบซอฟต์แวร์ทั้งหมดถูกออกแบบเพื่อปรับตัวไปกับสภาพการทํางานของ GNSS อย่างเต็มที่จากท้องฟ้าเปิด ไปยังกรณีเมืองที่คุ้มกัน.
5. การทดสอบการเปรียบเทียบการนําทางสามแบบ
เราออกแบบการทดสอบระดับระบบ 3 กลุ่ม เพื่อตรวจสอบความแตกต่างของผลประกอบการระหว่าง MEMS และ FOG อย่างเต็มที่ ในกรณีการหยุดใช้งาน GNSS ทุกวัน ที่ซับซ้อนและรุนแรง
5.1 การทดสอบอากาศเปิด (สัญญาณ GNSS ดี)
ในสภาพแวดล้อมเปิดที่มีสัญญาณดาวเทียมที่เพียงพอ ระบบทั้งสองระบบสามารถบรรลุความแม่นยําที่ใกล้กันมาก การเปรียบเทียบความผิดทางทิศทางคือดังนี้
ระบบ FOG: กลม 0.08 °, ความชัน 0.08 °, ระดับ 0.13 °
ระบบ MEMS: รอลล์ 0.10°, หัวหิน 0.10°, ระดับ 0.14°
ภายใต้สภาพ GNSS ที่ดี MEMS มีช่องว่างการทํางานเพียงเล็กน้อยประมาณ 5% เมื่อเทียบกับ FOG และทั้งสองสามารถตอบสนองความต้องการในการปรับความมั่นคงในท่าทางความแม่นยําสูง
5.2 การทดสอบเมืองที่ซับซ้อน (Multi-Path & Weak GNSS)
ในสถานการณ์ใจกลางเมืองที่มีอาคารสูงและถนนแคบ สัญญาณ GNSS มีการสะท้อนและลดความเข้มข้นอย่างรุนแรง ความผิดพลาดของคําตอบ GPS ที่บริสุทธิ์สามารถถึง 100 เมตร
โซลูชั่นฟิวชั่น FOG รักษาความผิดตําแหน่งในระยะ 10 เมตร ด้วยเส้นทางที่คงและเรียบร้อย โซลูชั่น MEMS แรกอยู่ในระยะ 15 เมตร ซึ่งได้รับผลกระทบเล็กน้อยจากการอัพเดท GNSS ที่ไม่มั่นคงมีช่องว่างการทํางาน 20%~30% เมื่อเทียบกับ FOG.
หลังจากเพิ่มข้อมูลความเร็วของยาน OBDII สําหรับการรวมตัวช่วย ระบบ MEMS ที่ได้รับการปรับปรุงได้ยังสามารถควบคุมความผิดพลาดได้อย่างมั่นคง ภายใน 10 เมตร โดยสามารถบรรลุระดับที่เกือบเท่ากับ FOG ได้
5.3 การทดสอบ INS เพียงอย่างเดียว (GNSS Full Output)
นี่คือการทดสอบที่สําคัญที่สุด เพื่อตรวจสอบความสามารถในการนําทางอิสระ เราตัดสัญญาณ GNSS ทั้งหมดอย่างต่อเนื่อง5 นาที (ระยะทางขับรถประมาณ 5500m) เพื่อเปรียบเทียบผลการขับเคลื่อนโดยเฉพาะความอ่อนแอ.
ระบบ FOG: ความยืดหยุ่นสูงสุดเพียง 7 เมตร ความมั่นคงในการเดินเรือที่อิสระในระยะยาวที่ดี
ระบบ MEMS ของเดิม: ความยาวสูงสุดถึง 75 เมตร ประมาณ 3 เท่าใหญ่กว่า FOG สาเหตุหลักๆมาจากการสะสมความผิดพลาดทางเส้นทางของเครื่องเร่ง
MEMS ที่ปรับปรุงด้วย OBDII: ความเคลื่อนไหวลดลงต่ํากว่า 10 เมตร เทียบเท่าได้อย่างเต็มที่กับประสิทธิภาพการนําทางอิสระของ FOG
6สรุปและคู่มือการเลือกสมัคร
ช่องว่างการทํางานระหว่าง MEMS ระดับสูงที่ทันสมัยและ FOG ระดับต่ํากําลังลดลงอย่างรวดเร็ว และข้อได้เปรียบสมบูรณ์แบบแบบของ FOG กําลังอ่อนแอลงอย่างช้า ๆ
ข้อดีของ FOG: ความมั่นคงในระยะยาวที่ดีกว่า ความเคลื่อนไหวในอัตราเฉพาะที่น้อยลง ความสามารถในการปรับตัวต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรงมากขึ้น และการนําทางความแม่นยําสูงที่อิสระอย่างสมบูรณ์แบบ โดยไม่ต้องมีเซ็นเซอร์ช่วยมันยังคงเป็นตัวเลือกแรกสําหรับภารกิจการนําทางยุทธศาสตร์และความยาวนาน.
ข้อดีของ MEMS: ค่าประสิทธิภาพสูงสุด (ค่าใช้จ่าย 1/10 ของ FOG), ขนาดเล็ก, น้ําหนักเบาและการบริโภคพลังงานที่ต่ํากว่าMEMS ระดับสูงสามารถแทน FOG ระดับต่ําได้ในกรณีการปฏิบัติการและอุตสาหกรรมส่วนใหญ่.
คําแนะนําการเลือก:
-
สําหรับฉากที่เปิดฟ้าที่มีสัญญาณ GNSS ที่มั่นคง MEMS สามารถแทน FOG ราคาต่ําได้อย่างเต็มที่
-
สําหรับฉากสัญญาณที่อ่อนแอในเมืองที่ซับซ้อน MEMS ด้วยการผสมผสานหลายเซนเซอร์สามารถบรรลุความละเอียดระดับ FOG ได้
-
สําหรับการเดินเรือที่อิสระอย่างสมบูรณ์แบบในระยะยาว โดยไม่มีสัญญาณภายนอกใด ๆ FOG ยังคงมีข้อดีที่ไม่สามารถแทนที่ได้
ด้วยการปรับปรุงเทคโนโลยี MEMS และอัลการิทึมฟิวชั่นหลายเซนเซอร์MEMS ที่มีประสิทธิภาพสูงจะแทนที่การใช้งาน FOG ราคาต่ําและกลางแบบดั้งเดิมในสาขาพาณิชย์และอุตสาหกรรมมากขึ้นในอนาคต.
ข้อความของคุณจะต้องอยู่ระหว่าง 20-3,000 ตัวอักษร!
