Làm chủ INS: Sổ tay hướng dẫn đầy đủ về các giải pháp điều hướng tự hành

Đối với các doanh nghiệp hiện đại muốn tích hợp hệ thống định vị quán tính (INS) vào hoạt động kinh doanh tổng thể của họ, nắm bắt các thành phần cốt lõi và cơ chế hoạt động của INS là điều không thể thiếu.Trong lĩnh vực định vị quán tính và các đơn vị đo quán tính (IMU), ba yếu tố nổi bật là quan trọng: phần cứng, phần mềm cố định và triển khai.

Thiết bị: Điều này đòi hỏi phải tìm ra sự cân bằng giữa chất lượng cảm biến, số lượng và các cân nhắc chi phí quan trọng cho bất kỳ triển khai INS nào.

Phần mềm cố định: Bao gồm lọc dữ liệu, hợp nhất và xử lý, phần mềm chắc chắn là trọng tâm để đảm bảo độ chính xác và hiệu suất cao của INS.

Thực hiện: Thường bị bỏ qua nhưng có lẽ là khía cạnh quan trọng nhất trong việc lựa chọn một INS, việc thực hiện bao gồm chất lượng tài liệu và chuyên môn hỗ trợ.Những yếu tố này có thể là sự khác biệt quyết định giữa việc tung ra một sản phẩm theo lịch trình và trong ngân sách.

Chức năng cốt lõi củaINS

Hệ thống định vị quán tính tính vị trí của các thiết bị liên quan đến các điểm tham chiếu cụ thể hoặc tọa độ cố định.trong khi liên tục theo dõi và duy trì hướngĐể đạt được điều này đòi hỏi sự hợp tác liền mạch giữa nhiều thành phần để xây dựng các hệ thống robot tự động và định vị chức năng.

Để một hệ thống robot hoạt động tự động, nó phải có nhận thức rõ ràng về vị trí hiện tại, định hướng, đích mục tiêu và đường dẫn.Tất cả bắt đầu với các thành phần phần cứng..

Các thành phần chính của hệ thống định vị quán tính

Một INS bao gồm ba thành phần cơ bản:

Thiết bị

Phần mềm cứng hoặc phần mềm

Thực hiện

Mỗi yếu tố này nên được đánh giá cẩn thận khi lựa chọn một INS phù hợp với các yêu cầu cụ thể của sản phẩm.

Phần cứng INS cho các hệ thống tự động

Phần cứng hỗ trợ điều hướng tự động thông qua INS thường bao gồm một số hoặc tất cả các thành phần sau:

Bộ cảm biến INS

Các máy đo tốc độ đo tốc độ và tốc độ tương đối của thiết bị chúng được lắp đặt.Các cảm biến này đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định vị trí của thiết bị ở các khoảng thời gian khác nhau.

Máy quay là các cảm biến vật lý phát hiện vị trí góc và chuyển động của một vật thể hoặc thiết bị liên quan đến một khung tham chiếu quán tính cụ thể.Chúng rất cần thiết để xác định chính xác vị trí của các thiết bị liên quan đến các điểm tham chiếu khác và khung quán tính.

Máy đo từ tính phát hiện các trường từ tính, phục vụ như các điểm tham chiếu dẫn đường cho các thiết bị, robot và các hệ thống phức tạp.

Máy nhận GPS, kết nối với Hệ thống dẫn đường vệ tinh toàn cầu (GNSS), bổ sung hệ thống quán tính với dữ liệu vị trí bổ sung.Các ăng-ten có thể được tích hợp để tăng cường quyền truy cập của hệ thống tự trị vào mạng GNSS.

Một bộ vi xử lý chạy phần mềm cố định cần thiết cho hoạt động của hệ thống. Các thiết bị lưu trữ nội bộ có thể tùy chọn ghi lại các chuyển động, vị trí và hoạt động của hệ thống trong quá trình hoạt động.

Hình thức yếu tố

Thiết bị thường được thiết kế cho môi trường bảo vệ hoặc khắc nghiệt. Trong các thiết lập mà cảm biến có thể được bảo vệ khỏi các điều kiện bên ngoài, các thiết kế không có vỏ có sẵn để giảm thiểu dấu chân.Đối với các ứng dụng như drone, hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt, vỏ nhôm cứng là tiêu chuẩn.

Đơn vị đo lường quán tính (IMU) tích hợp các hệ thống điện cơ vi mô (MEMS), gyroscope, magnetometer và máy đo tốc độ vào một thiết bị duy nhất, thân thiện với người dùng để quản lý điều hướng robot.Hệ thống tham chiếu thái độ và hướng (AHRS) dựa trên chức năng IMU bằng cách thêm khả năng phát hiện và phản ứng với thái độ của hệ thống robot so với các điểm tham chiếu cố địnhỨng dụng GPS cung cấp dữ liệu vệ tinh để cho phép khả năng điều hướng.cho phép hiệu chuẩn nhanh hơn và khởi động hệ thống nhanh hơnCùng với nhau, các thành phần này IMU, AHRS và GNSS tạo thành một hệ thống định vị quán tính hoàn chỉnh (INS).

Chọn các đơn vị đo lường quán tính hiệu quả về chi phí

Khi mua phần cứng cho hệ thống định vị quán tính, một số yếu tố ảnh hưởng đáng kể đến chi phí và hiệu quả của IMU:

Máy quay sợi quang làm giảm số lượng cảm biến cần thiết cho các phép đọc chính xác nhưng đi kèm với mức giá cao hơn đáng kể, đôi khi cao gấp 100 lần so với các lựa chọn thay thế thông thường.Máy quay cao cấp và các thành phần phần cứng khác làm tăng độ chính xác và giảm thiểu sự trôi dạt.

Sự kết hợp hiệu quả về chi phí của máy đo tốc độ, kính quay, hệ thống GPS,và máy đo từ tính thường cung cấp hiệu suất định vị đủ cho các hệ thống hoạt động trong môi trường kín hoặc những người có yêu cầu độ chính xác khiêm tốnDữ liệu từ các cảm biến này được kết hợp để bù đắp cho các lỗi cảm biến riêng lẻ, một hiện tượng được gọi là tổng hợp cảm biến (được chi tiết dưới đây).hiệu suất kết hợp vượt quá tổng các thành phần riêng lẻ.

Đối với hầu hết các doanh nghiệp, sự kết hợp của các cảm biến giá cả phải chăng này đạt được sự cân bằng đúng giữa hiệu suất và chi phí.Xác định sự cân bằng tối ưu đảm bảo triển khai các IMU hiệu quả về chi phí phù hợp với nhu cầu riêng biệt của công ty.

Phần cứng định vị quán tính

Phần mềm cố định INS bao gồm hai yếu tố cốt lõi:

Phần mềm cố định hợp nhất cảm biến truyền dữ liệu từ tất cả các cảm biến phần cứng đến đơn vị xử lý, định dạng nó để tương thích với vi xử lý của thiết bị.

Bộ lọc Kalman rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác dữ liệu cảm biến nhưng không phải lúc nào cũng được bao gồm trong việc mua cảm biến.nó thường là một chương trình độc quyền tùy chỉnh cho cấu hình phần cứng cụ thể và nhà sản xuất. Các bộ lọc Kalman loại bỏ dữ liệu ngoài (được gọi là tiếng ồn), tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên máy tính cho điều hướng tự trị.

Các yếu tố chính trong việc lọc dữ liệu hiệu quả bao gồm các phương pháp thu thập và truyền dữ liệu,cũng như tài liệu kỹ lưỡng, đặc biệt là trong quá trình thực hiện ban đầu, để xác định các lĩnh vực cần cải thiệnCác giao diện thân thiện với người dùng và tốc độ trực quan hóa dữ liệu thời gian thực cũng góp phần vào thành công tổng thể của dự án.

Thực hiện INS

Việc thực hiện INS thường đòi hỏi đầu tư lớn nhất về nguồn lực và thời gian.

Giai đoạn INS Scoping

Đánh giá các giải pháp INS có sẵn trên thị trường

Xác định các loại cảm biến cần thiết cho dự án điều hướng tự động

Đánh giá khả năng của nhà cung cấp định vị quán tính để cung cấp kết quả mong muốn

Quá trình thực hiện INS

Hoàn toàn và chất lượng của các tài liệu cảm biến và phần mềm cố định

Chuyên môn và tính sẵn có của các nhóm hỗ trợ cảm biến

Sự tương thích giữa hệ thống mong muốn và khả năng cảm biến

Tích hợp hệ thống điều khiển với dữ liệu cảm biến

Nghiên cứu kỹ lưỡng và phạm vi của các yếu tố này là điều cần thiết khi lựa chọn một nhà sản xuất INS. lý tưởng, cảm biến được chọn sẽ cung cấp phần cứng, phần mềm đúng,và hỗ trợ thực hiện tất cả trong một cấu trúc chi phí đảm bảo hệ thống robot tự động có hiệu suất cao và có lợi nhuậnĐiều này chuẩn bị cho một giới thiệu ngắn gọn về các giải pháp của chúng tôi tại Inertial Sense.

Nhận thức quán tính: Đối tác của bạn trong điều hướng tự động

Tại Inertial Sense, chúng tôi chuyên cung cấp các giải pháp tối ưu, thực tế cho nhu cầu điều hướng tự động.Các dịch vụ của chúng tôi bao gồm các tính năng chính được thiết kế để hợp lý hóa việc thực hiện và tối đa hóa kết quả:

INS Hardware

Các cảm biến INS của chúng tôi tự hào về tỷ lệ hiệu suất không có đối thủ, đáng tin cậy và chính xác, chúng đủ nhỏ gọn để phù hợp với một đồng xu.

INS Firmware

Bộ lọc Kalman của chúng tôi, được tinh chỉnh trong hơn một thập kỷ, cung cấp dữ liệu gần như không có lỗi, đảm bảo các thiết bị duy trì đường hướng với độ trôi dạt tối thiểu.

Giải pháp tổng hợp cảm biến độc quyền của chúng tôi cho phép tích hợp với một loạt các cảm biến bao gồm cả những người không được sản xuất bởi chúng tôi.

Thực hiện INS

Chúng tôi cung cấp một công cụ đánh giá tích hợp cho phép khắc phục sự cố và sửa lỗi dữ liệu theo thời gian thực, cũng như đánh giá hiệu suất của các cảm biến riêng lẻ.Điều này tiết kiệm thời gian và nỗ lực trong việc xác minh độ chính xác của hệ thống trong quá trình hoạt động.

Bộ phát triển phần mềm (SDK) chuyên dụng của chúng tôi được cập nhật thường xuyên, có giao diện trực quan và tài liệu toàn diện.Khách hàng có quyền truy cập miễn phí vào các bản cập nhật mới nhất và được thông báo về những cải tiến đang diễn ra.

Tại Inertial Sense, chúng tôi tự hào về việc cung cấp các quy trình thực hiện đơn giản, thuận tiện nhất trong ngành.Chúng tôi hợp tác chặt chẽ với khách hàng để cung cấp các đào tạo cần thiết và hỗ trợ cho một trải nghiệm liền mạch.

Tài liệu của chúng tôi không có thuật ngữ kỹ thuật, loại bỏ các rào cản cho việc áp dụng nhanh chóng các hệ thống định vị tự động của chúng tôi.chúng tôi cung cấp hỗ trợ trực tiếp của con người với khả năng chia sẻ màn hình và thời gian phản hồi nhanh, đảm bảo khách hàng có thể kết nối với một chuyên gia thực sự khi cần hỗ trợ.