ПРИЛОЖЕНИЯ

Точное позиционирование в реальном времени с точностью до сантиметра имеет решающее значение в таких областях, как автономное вождение, точное земледелие и аэрофотосъемка с помощью дронов. Система GNSS/INS I3700 с двумя антеннами от Micro-Magic расширяет возможности технологии RTK, преодолевая такие ограничения, как перекрытие сигнала, и обеспечивает точную и надежную навигацию в сложных условиях. Эта система обеспечивает надежное позиционирование для приложений нового поколения.В таких областях, как автономное вождение, точное земледелие и аэрофотосъемка с помощью дронов, позиционирование в реальном времени с точностью до сантиметра стало ключевым требованием. Технология Real-Time Kinematic (RTK) уменьшает ошибки традиционного GPS-позиционирования с метров до сантиметров благодаря взаимодействию базовой станции и ровера. Появление высокопроизводительной интегрированной навигационной системы GNSS/INS с двумя антеннами I3700 от Micro-Magic обеспечивает RTK улучшенную адаптивность к окружающей среде и надежность, открывая новую эру высокоточного позиционирования.I. Ключевые прорывы технологии RTKСистема RTK обеспечивает точное позиционирование за счет взаимодействия базовой станции и ровера:Базовая станция: Расположенная в известных координатах, она вычисляет ошибки спутникового сигнала в реальном времени (например, атмосферную задержку, дрейф часов).Ровер: получает данные коррекции ошибок от базовой станции и объединяет их со своими собственными наблюдениями для определения местоположения с точностью до сантиметра.Работа в режиме реального времени: передача данных по протоколам 4G/NTRIP с

Узнайте о 5 главных преимуществах технологии MEMS GNSS/INS, включая экономичность, малый вес и высокую точность. Идеально подходит для дронов, авиации и геодезии. В современных навигационных технологиях MEMS GNSS/INS (микроэлектромеханическая система глобальной навигационной спутниковой связи/инерциальная навигационная система) постепенно становится предпочтительным решением во многих областях применения благодаря своим уникальным преимуществам. Будь то морская съемка, наземные измерения или навигация для беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), роботов или вертолетов, MEMS GNSS/INS может обеспечить выдающуюся производительность. Сегодня давайте поговорим о пяти ее основных преимуществах. 1. Что такое MEMS GNSS/INS?MEMS GNSS/INS — это технология, которая объединяет инерциальную навигационную систему MEMS (MINS) с глобальной навигационной спутниковой системой (GNSS). Объединяя преимущества обеих систем, она может предоставлять высокоточную информацию о положении (Position), скорости (Velocity) и ориентации (Attitude), которая обозначается аббревиатурой PVA.GNSS: Предоставляет информацию об абсолютном местоположении посредством спутниковых сигналов, но подвержена помехам или прерываниям сигналов.ИНС: Основанная на инерциальных датчиках, она может непрерывно выдавать данные о движении, но существует проблема накопления ошибок. Взаимодополняемость этих двух элементов позволяет интегрированной системе не только подавлять дрейф инерциальной навигации, но и компенсировать нестабильность сигналов GNSS, обеспечивая тем самым высокоточную навигацию как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе. II. Анализ пяти основных преимуществ.1. Высокая экономическая эффективностьВ производстве MEMS-устройств используется технология крупномасштабного производства полупроводниковой промышленности, что значительно снижает себестоимость. По сравнению с традиционными инерциальными навигационными системами, такими как волоконно-оптические гироскопы (FOG), цена MEMS GNSS/INS более доступна и подходит для более широкого спектра применений в авиации и других областях. 2. Легкий и портативныйКлючевой особенностью технологии MEMS является миниатюризация, при которой её размеры обычно измеряются в микрометрах. Компактные размеры делают её идеальным выбором для устройств с ограниченным пространством, таких как дроны или небольшие летательные аппараты. Облегчённая конструкция не только снижает общую нагрузку, но и повышает топливную эффективность и летные характеристики. 3. Гибкая установкаКомпактность MEMS GNSS/INS позволяет адаптировать их к различным вариантам установки, будь то крепление на крыле, фюзеляже или в других ограниченных пространствах, а также обеспечивает легкую интеграцию. Такая гибкость открывает больше возможностей для проектирования современных авионики и оборудования автоматизации. 4. Низкое энергопотреблениеРазвитие технологии MEMS значительно снизило энергопотребление. Благодаря оптимизации циклов питания и режимов низкого энергопотребления, энергопотребление MEMS GNSS/INS намного ниже, чем у традиционных инерциальных навигационных систем. Для устройств, работающих от батарей (например, дронов), это означает увеличение времени выполнения миссии и снижение потребности в зарядке, что значительно повышает эффективность работы. 5. Интеграция GNSS повышает точность.Простые MEMS-инерциальные навигационные системы (INS) могут рассчитывать траекторию движения только на основе относительных положений, в то время как GNSS обеспечивает абсолютное позиционирование. Комбинация этих двух систем не только компенсирует недостатки друг друга, но и корректирует накопленные ошибки MEMS-INS с помощью алгоритмов фильтрации, обеспечивая более высокую точность навигации. III. Выдающееся решение: Micro-Magic MEMS INSКомпания Micro-Magic, лидер в области инерциальных навигационных технологий, выпустила три продукта MEMS INS с поддержкой GNSS, отличающиеся разным уровнем точности и предназначенные для геодезических, тактических и промышленных применений. Среди них особенно выделяется продукт геодезического класса IF3500:Стабильность нулевого смещения: 0,06°/часТочность измерения вертикальности: 5 см или 1%.Высокоточный MEMS-акселерометр с диапазоном ±10g, обеспечивающий нулевую нестабильность смещения. < 30 мкг Данный продукт обеспечивает бесшовную интеграцию GNSS и INS, предоставляя не только краткосрочную высокоточную навигационную информацию, но и корректируя долгосрочные ошибки с помощью GNSS. Это идеальный выбор для различных высокоточных приложений. 四、ЗаключениеMEMS GNSS/INS, благодаря своим характеристикам — низкой стоимости, малому весу, гибкой установке, низкому энергопотреблению и высокой точности, — меняет представление о современных навигационных технологиях. Они могут значительно повысить ценность для пользователей в таких областях, как авиация, геодезия и автоматизация. Если вы ищете эффективное и надежное навигационное решение, MEMS GNSS/INS, несомненно, заслуживает внимания!IF3600Что бы вам ни понадобилось, Micro-Magic всегда рядом.IF3500Что бы вам ни понадобилось, Micro-Magic всегда рядом.IF3700Что бы вам ни понадобилось, Micro-Magic всегда рядом. 

Основные положенияИзделие: ИНС на базе MEMS с поддержкой GNSS I3500Основные характеристики:Компоненты: экономичный MEMS-инерциальный измерительный блок (IMU), двухантенный модуль спутникового позиционирования, магнитометры и барометр.Функция: Обеспечивает высокоточные навигационные данные, поддерживая работоспособность системы во время сбоев GNSS.Области применения: подходит для дронов, автономной навигации, геодезии и анализа движения.Инерциальная навигация: объединяет инерциальные измерения для расчета положения, скорости и ориентации.Заключение: I3500 является примером интеграции MEMS-инерциальной навигационной системы и GNSS, повышающей надежность и точность навигации в различных секторах. Интегрированная навигация MINS/GNSS подразумевает объединение информации от MINS (MEMS INS) и GNSS (глобальной навигационной спутниковой системы). Эта интеграция сочетает в себе сильные стороны обеих систем, дополняя друг друга и обеспечивая точные результаты определения положения, скорости и ориентации (PVA).Классификация инерциальных навигационных систем на основе микроэлектромеханических систем (MEMS)После более чем 30 лет развития инерциальные технологии MEMS быстро продвинулись и нашли широкое применение. Появились различные практичные инерциальные устройства MEMS и MEMS-инерциальные навигационные системы (ИНС), нашедшие широкое применение в таких областях, как аэрокосмическая, морская и автомобильная промышленность. Тактические гироскопы MEMS (со стабильностью смещения от 0,1°/ч до 10°/ч, 1σ) и высокоточные акселерометры MEMS (со стабильностью смещения от 10⁻⁵g до 10⁻⁶g, 1σ) ознаменовали переход тактических MEMS-ИНС на стадию модельного применения.В целом, инерциальные системы на основе микроэлектромеханических систем (MEMS) можно разделить на три уровня: инерциальный сенсорный блок (ISA), инерциальный измерительный блок (IMU) и инерциальная навигационная система (INS), как показано на рисунке 1.Рис. 1 Три уровня Mems Ins (2)MEMS ISA: Состоит исключительно из трех MEMS-гироскопов и трех MEMS-акселерометров и не обладает возможностью автономной работы.MEMS IMU: Создан на основе архитектуры MEMS ISA с добавлением аналого-цифровых преобразователей, микросхем для математической обработки данных и специальных программ, что позволяет ему самостоятельно собирать и обрабатывать инерциальную информацию.MEMS INS: 进一步 расширяет возможности MEMS IMU за счет включения преобразования координат, процессов фильтрации и вспомогательных модулей, которые обычно включают магнитометры и платы приемников GNSS. Вспомогательные датчики, такие как магнитометры, особенно важны для обеспечения выравнивания MEMS INS и повышения производительности.Три новые модели инерциальной навигационной системы MEMS (Micro-Magic Inc-Mechanical System Inertial Navigation System) от Ericco, показанные на изображении ниже, подходят для применения в дронах, бортовых самописцах, интеллектуальных беспилотных транспортных средствах, позиционировании и ориентации дорожного полотна, обнаружении каналов, беспилотных надводных и подводных аппаратах.Рис. 2. Три новые модели Mems Ins от Ericco.Как работает инерциальная навигационная система MEMS с поддержкой GNSSGNSS предоставляет пользователям высокоточную информацию об абсолютном положении и времени в любых погодных условиях, в то время как инерциальные навигационные системы (ИНС) обеспечивают высокое кратковременное разрешение и высокую автономность. Их взаимодополняющие характеристики повышают общую производительность: ИНС может использовать свою высокую кратковременную точность для предоставления GNSS более непрерывной и полной навигационной информации, а GNSS может помочь оценить параметры ошибок ИНС, такие как смещение, тем самым получая более точные наблюдения и уменьшая дрейф ИНС.Рис. 3. Три уровня памяти.В частности, GNSS использует сигналы от орбитальных спутников для расчета положения, времени и скорости. Пока антенна имеет прямую видимость как минимум с четырьмя спутниками, навигация GNSS обеспечивает превосходную точность. Когда видимость спутников затруднена такими препятствиями, как деревья или здания, навигация становится ненадежной или невозможной.ИНС рассчитывает относительные изменения положения во времени, используя информацию об угловой скорости и ускорении от инерциального измерительного блока (ИМБ). ИМБ состоит из шести дополнительных датчиков, расположенных на трех ортогональных осях. На каждой оси находится акселерометр и гироскоп. Акселерометры измеряют линейное ускорение, а гироскопы — угловую скорость вращения. С помощью этих датчиков ИМБ может точно измерять свое относительное движение в трехмерном пространстве.ИНС использует эти измерения для вычисления положения и скорости. Еще одно преимущество измерений ИМС заключается в том, что они предоставляют угловые решения относительно трех осей. ИНС преобразует эти угловые решения в локальные ориентации (крен, тангаж и рыскание), предоставляя эти данные вместе с положением и скоростью.Рис. 4. Инерциальный измерительный блок. Система координат корпуса.Технология кинематического позиционирования в реальном времени (RTK) — это зрелый высокоточный алгоритм позиционирования GNSS, способный достигать точности на уровне сантиметров в открытой местности. Однако в сложных городских условиях препятствия и помехи сигнала снижают скорость определения неоднозначности, что приводит к снижению точности позиционирования. Поэтому исследование интегрированных систем позиционирования GNSS RTK и INS имеет решающее значение для таких областей, как автономная навигация, геодезия и картография, а также анализ движения.Новая модель I3500 от Micro-Magic Inc. — это экономичная инерциальная навигационная система на основе MEMS-технологии с поддержкой GNSS, высоконадежным MEMS-инерциальным измерительным блоком (IMU) и двухантенным полнодиапазонным модулем позиционирования и определения направления спутников. Она также включает в себя магнитометры и барометр, которые могут рассчитывать величину угла ориентации и помогать дрону достигать желаемой высоты.ЗаключениеИнтеграция инерциальных навигационных систем MEMS (INS) с технологией GNSS значительно повышает точность навигации за счет объединения их преимуществ. Благодаря быстрому развитию, системы MEMS INS в настоящее время широко используются в аэрокосмической, морской и автомобильной отраслях. GNSS обеспечивает точное позиционирование, а системы MEMS INS гарантируют непрерывную навигацию даже при сбоях в работе GNSS.Система I3500 от Micro-Magic Inc. является ярким примером такой интеграции, предлагая высокоточные навигационные данные, идеально подходящие для автономной навигации, геодезии и анализа движения.В заключение, интеграция GNSS и MEMS INS совершает революцию в навигации, повышая точность, надежность и универсальность в различных областях применения. I3500Высокоточная 3-осевая инерциальная навигационная система MEMS-гироскопа I3500  

Основные положенияПродукция: инерциальная навигационная система (ИНС) и глобальная система позиционирования (ГПС)Основные характеристики:Компоненты: инерциальная навигационная система (ИНС) использует акселерометры и гироскопы; GPS использует спутниковые сигналы.Функции: ИНС обеспечивает автономную навигацию без внешних сигналов; GPS обеспечивает точное определение местоположения с глобальным охватом.Области применения: инерциальная навигационная система (ИНС) идеально подходит для подводной, подземной и космической навигации; GPS используется в персональной навигации, в военных целях и для отслеживания местоположения.Интеграция: Сочетание инерциальной навигационной системы (INS) и GPS повышает точность и надежность в сложных условиях.Вывод: выбор между инерциальной навигационной системой (ИНС) и GPS зависит от конкретных потребностей, и во многих областях применения их интеграция обеспечивает оптимальные навигационные решения.Для сложных летательных аппаратов, таких как самолеты, беспилотные летательные аппараты, корабли, космические аппараты, подводные лодки и БПЛА, наличие точной системы для поддержания и контроля идеального движения имеет первостепенное значение. Две наиболее распространенные навигационные системы, используемые сегодня, — это инерциальная навигационная система (ИНС) и система глобального позиционирования (GPS). Обе имеют свои уникальные преимущества и области применения, но выбор лучшей системы для ваших нужд зависит от нескольких факторов. В этой статье мы рассмотрим различия, преимущества и идеальные варианты использования каждой системы, чтобы помочь вам принять обоснованное решение.Понимание принципов работы инерциальной навигационной системы (INS) и GPS.Инерциальная навигационная система (ИНС):MEMS-датчик севера способен передавать информацию о направлении движения объектам в полностью автономном режиме, работая без привязки к спутникам, не завися от климатических условий и не требуя сложных операций. Он не только обеспечивает интерфейс вывода данных для компьютера, но и предоставляет удобный интерфейс взаимодействия человека и машины.Система поиска севера на основе MEMS-технологии состоит в основном из инерциального измерительного модуля (IMU) и линейной части, а блок-схема аппаратной части показана на рисунке 1. Инерциальный измерительный модуль (IMU) состоит из гироскопа и вращательного механизма. Схема состоит в основном из четырех печатных плат, включая плату питания, плату управления, плату усилителя мощности и опорную пластину. В таблице 1 показаны компоненты системы поиска севера.Глобальная система позиционирования (GPS):Глобальная система позиционирования (GPS) — это спутниковая навигационная система, которая передает информацию о местоположении и времени на GPS-приемник в любой точке Земли или вблизи нее, где имеется беспрепятственная прямая видимость четырех или более спутников GPS. GPS отличается высокой точностью и обеспечивает непрерывную передачу информации о местоположении, что делает ее идеальной для широкого спектра применений, от персональной навигации до военных операций. Однако сигналы GPS могут быть заблокированы зданиями, деревьями или атмосферными условиями, что может привести к неточностям.Технология GPS в основном используется для определения местоположения, картографирования, отслеживания движущихся объектов, навигации, а также для оценки и измерения времени. Однако эта информация зависит от спутниковой связи, и если GPS-устройство не может подключиться хотя бы к четырем спутникам, предоставляемых данных будет недостаточно для полноценной работы. Сильные и слабые стороныСильные стороны INS:Независимость: не зависит от внешних сигналов, что делает его полезным в условиях отсутствия GPS.Мгновенный отклик: обеспечивает немедленное обновление данных о местоположении и скорости.Надежность: Менее подвержен помехам или искажениям сигнала.Слабые стороны INS:Дрейф: Накопленные ошибки со временем могут привести к неточностям.Сложность: Как правило, сложнее и дороже, чем системы GPS.Рис. 2. Преимущества и недостатки страхования и GNSS.Преимущества GPS:Точность: Предоставляет точную информацию о местоположении, часто с погрешностью в несколько метров.Охват: Глобальный охват с постоянными обновлениями.Простота использования: Широко доступен и относительно недорог.Преимущества GPS:Зависимость от сигнала: Требуется прямая видимость спутников, которая может быть затруднена.Уязвимость: подвержен помехам, подмене сигналов и интерференции.Сочетание инерциальной навигационной системы (INS) и GPSВо многих приложениях инерциальная навигационная система (ИНС) и GPS используются совместно, чтобы задействовать их взаимодополняющие преимущества. Интеграция данных GPS с ИНС позволяет системе корректировать дрейф ИНС и обеспечивать более надежную и точную навигацию. Это сочетание особенно ценно в авиации, где непрерывная и точная навигация имеет решающее значение, и в автономных транспортных средствах, где надежное и точное позиционирование необходимо для безопасной эксплуатации.Благодаря быстрому развитию микроэлектромеханических систем (МЭМС) были разработаны более компактные и портативные интегрированные навигационные системы с поддержкой GPS, такие как три модели от Micro-Magic Inc. с различными уровнями точности. Среди них сверхточная геодезическая и тактическая система I6600 оснащена мощным инерциальным измерительным блоком (IMU), способным выдавать высокоточную информацию о положении, скорости и ориентации.ЗаключениеВыбор между инерциальной навигационной системой (ИНС) и GPS зависит от ваших конкретных потребностей и условий эксплуатации. Если вам нужна система, независимая от внешних сигналов и способная работать в сложных условиях, ИНС может быть лучшим выбором. Однако, если вам необходима высокоточная, непрерывная информация о местоположении с глобальным охватом, GPS, вероятно, будет лучшим вариантом. Для многих задач сочетание обеих систем может обеспечить оптимальное решение, гарантируя надежность и точность навигации.Понимая сильные и слабые стороны каждой системы, вы сможете принять взвешенное решение и выбрать навигационную систему, которая наилучшим образом соответствует вашим требованиям. I6700Инерциальная навигационная система с поддержкой MEMS GNSS  

Основные положенияПродукт: Интегрированная навигационная система GNSS/MEMS INSОсновные характеристики:Компоненты: Сочетает инерциальные датчики MEMS с приемниками GNSS для расширения возможностей навигации.Функция: Обеспечивает высокочастотное обновление и точную информацию о местоположении, скорости и ориентации путем интеграции инерциальных данных с поправками GNSS.Области применения: Идеально подходит для дронов, бортовых самописцев, интеллектуальных беспилотных аппаратов и подводных аппаратов.Слияние данных: Использует фильтр Калмана для объединения данных GNSS с данными MEMS INS, исправляя накопившиеся ошибки и повышая общую точность.Заключение: Данная интегрированная система использует преимущества обеих технологий для повышения эффективности и надежности навигации, имея широкое применение в различных отраслях промышленности.С развитием инерциальных устройств на основе MEMS-технологии точность MEMS-гироскопов и MEMS-акселерометров постепенно повышалась, что привело к быстрому прогрессу в их применении.MEMS INSОднако повышение точности инерциальных устройств на основе MEMS оказалось недостаточным для удовлетворения постоянно растущих требований к точности MEMS-инерциальных навигационных систем (ИНС). Таким образом, повышение точности MEMS-ИНС за счет алгоритмов компенсации ошибок и других методов стало одним из приоритетных направлений исследований в этой области.Для повышения эффективности работы MEMS-инерциальных навигационных систем исследователи изучали различные методы уменьшения ошибок в этих системах. Существует четыре основных подхода к снижению ошибок в MEMS-инерциальных навигационных системах:Калибровка и компенсация параметров ошибок датчиков: это включает в себя использование математического моделирования и экспериментальных инструментов для моделирования ошибок датчиков, систематическую калибровку детерминированных ошибок на системном уровне, а затем компенсацию этих ошибок с помощью алгоритмов инерциальной навигации для повышения общей производительности.Технология модуляции вращения: Применение соответствующих схем модуляции вращения позволяет добиться периодического изменения ошибок датчиков без использования внешних источников информации. Эта автоматическая компенсация ошибок в навигационном алгоритме подавляет влияние ошибок датчиков на MEMS-инерциальную навигационную систему.Технология резервирования инерциальных устройств: Благодаря низкой стоимости инерциальных датчиков MEMS, можно реализовать конструкции с резервированием. Резервирование датчиков позволяет эффективно снизить влияние случайных ошибок на инерциальные датчики MEMS, тем самым повышая их производительность.Включение внешних источников информации: использование фильтра Калмана для интегрированной навигации с целью подавления накопления ошибок MEMS-инерциальной навигационной системы.В данной статье будет дополнительно представлен четвертый метод, который является наиболее практичной и широко исследованной формой интегрированной навигации — интегрированная навигационная система GNSS/MEMS INS.Причины использования GNSS для поддержки MEMS-инерциальных навигационных системMEMS-инерциальная навигационная система (ИНС) — это тип системы инерциальной навигации, которая измеряет относительное состояние от предыдущего момента времени до текущего момента выборки. Она не использует акустические, оптические или электрические сигналы для измерения, что делает её очень устойчивой к внешним помехам и обману. Её автономность и надёжность делают её ключевой навигационной системой для различных носителей информации, таких как самолёты, корабли и транспортные средства. На рис. 1 показаны характеристики ИНС различных классов.Рис. 1. Характеристики инерциальных навигационных систем различных классов.Инерциальные навигационные системы MEMS обеспечивают высокую частоту обновления и могут выдавать исчерпывающую информацию о состоянии, включая положение, скорость, ориентацию, угловую скорость и ускорение, с высокой точностью навигации в краткосрочной перспективе. Однако для инициализации положения, скорости и ориентации MEMS-инерциальным системам требуются дополнительные источники информации, а их чисто инерциальная навигационная ошибка накапливается со временем, особенно в тактических и коммерческих системах.Комбинация GNSS/MEMS INS позволяет реализовать взаимодополняющие преимущества обеих систем: GNSS обеспечивает стабильную долговременную точность и может предоставлять начальные значения положения и скорости, корректируя накопленные ошибки в MEMS INS посредством фильтрации. В то же время MEMS INS может повысить скорость обновления выходных данных навигации GNSS, расширить типы выходной информации о состоянии и помочь в обнаружении и устранении ошибок наблюдений GNSS.Базовая модель интегрированной навигационной системы GNSS/MEMS INSБазовая модель интеграции GNSS/MEMS INS отражает функциональную взаимосвязь между получаемой информацией от датчиков (IMU и приемников) и параметрами навигации несущей (положение, скорость и ориентация), а также типы и случайные модели ошибок измерений датчиков. Параметры навигации несущей должны быть описаны в конкретной системе координат.Рис. 2. Базовая модель интегрированной навигации GNSSMEMS INS.Навигационные задачи обычно включают две или более системы координат: инерциальные датчики измеряют движение носителя относительно инерциального пространства, в то время как навигационные параметры носителя (положение и скорость) обычно описываются в системе координат, привязанной к Земле, для интуитивного понимания. К распространенным системам координат в интегрированной навигации GNSS/INS относятся инерциальная система координат с центром в Земле, система координат, привязанная к Земле с центром в Земле, локальная географическая система координат и система координат тела.В настоящее время алгоритмы интеграции GNSS/MEMS INS в абсолютную навигацию достигли зрелости, и на рынке появилось множество высокопроизводительных продуктов. Например, три недавно выпущенные модели MEMS INS от Micro-Magic Inc., показанные на изображении ниже, подходят для применения в дронах, бортовых самописцах, интеллектуальных беспилотных транспортных средствах, позиционировании и ориентации дорожного полотна, обнаружении каналов, беспилотных надводных и подводных аппаратах.Рис. 3. Три новые GNSS/MEMS INS от Micro-Magic Inc.I3500Высокоточная 3-осевая инерциальная навигационная система MEMS-гироскопа I3500 I3700Высокоточный модуль сельскохозяйственного GPS-трекера. Потребление энергии. Инерциальная навигационная система. MTK RTK GNSS. Антенна RTK. Алгоритм RTK. 

Основные положенияПродукт: Интегрированные навигационные решения GNSS/INSОсновные характеристики:Компоненты: Интегрированная система включает в себя GNSS-приемник, инерциальный измерительный блок (IMU) и дополнительные датчики, такие как LiDAR или одометры.Функция: Поддерживает точность и стабильность при потере сигнала GNSS с помощью дополнительных датчиков или ограничений состояния движения, таких как ZUPT.Области применения: Идеально подходит для городской навигации, горнодобывающей промышленности, нефтедобычи и других условий, где возможны препятствия для сигнала.Инерциальная навигация: использует гироскопы и акселерометры для измерения положения, скорости и ускорения.Заключение: Конструкция интегрированной системы постоянно совершенствуется, появляются решения, повышающие надежность в сложных условиях эксплуатации, одновременно обеспечивая баланс между стоимостью и сложностью.В интегрированной навигационной системе GNSS/INS измерения GNSS играют решающую роль в коррекции INS. Поэтому надлежащее функционирование интегрированной системы зависит от непрерывности и стабильности спутниковых сигналов. Однако, когда система работает под эстакадами, в кронах деревьев или внутри городских зданий, спутниковые сигналы могут легко блокироваться или подвергаться помехам, что потенциально может привести к потере синхронизации в GNSS-приемнике. В данной статье рассматриваются решения для поддержания точности и стабильности интегрированных навигационных систем GNSS/INS при потере спутниковых сигналов.Когда спутниковый сигнал недоступен в течение длительного периода времени, отсутствие GNSS-коррекций приводит к быстрому накоплению ошибок инерциальной навигационной системы (ИНС), особенно в системах с инерциальными измерительными блоками низкой точности. Эта проблема приводит к снижению точности, стабильности и непрерывности работы интегрированной системы. Следовательно, крайне важно решить эту проблему для повышения надежности интегрированной системы в таких сложных условиях.1. Два основных решения проблемы потери сигнала GNSS/INS.В настоящее время существует два основных решения для устранения проблемы потери спутникового сигнала.Решение 1: Интеграция дополнительных датчиковС одной стороны, в существующую систему GNSS/INS можно интегрировать дополнительные датчики, такие как одометры, лидары, астрономические датчики и визуальные датчики. Таким образом, когда потеря спутникового сигнала делает GNSS недоступной, вновь добавленные датчики могут предоставлять информацию об измерениях и формировать новую интегрированную систему с INS для подавления накопления ошибок INS. Проблемы такого подхода включают в себя увеличение стоимости системы из-за дополнительных датчиков и потенциальную сложность проектирования, если новые датчики потребуют сложных моделей фильтрации.Рис. 1. Общий вид интегрированной навигационной системы GNSS IMU ODO LiDAR SLAM.Решение 2: Технология ZUPTС другой стороны, на основе характеристик движения транспортного средства может быть создана модель позиционирования с ограничениями состояния движения. Этот метод не требует добавления новых датчиков к существующей интегрированной системе, что позволяет избежать дополнительных затрат. В случае недоступности GNSS, новая информация об измерениях предоставляется с учетом ограничений состояния движения для подавления расходимости INS. Например, когда транспортное средство неподвижно, может быть применена технология обновления с нулевой скоростью (ZUPT) для подавления накопления ошибок INS.ZUPT — это недорогой и широко используемый метод уменьшения расходимости инерциальной навигационной системы (ИНС). Когда транспортное средство неподвижно, его скорость теоретически должна быть равна нулю. Однако из-за накопления ошибок ИНС с течением времени выходная скорость не равна нулю, поэтому выходная скорость ИНС может использоваться в качестве измерения ошибки скорости. Таким образом, исходя из ограничения, что скорость транспортного средства равна нулю, можно установить соответствующее уравнение измерения, предоставляющее информацию для интегрированной системы и подавляющее накопление ошибок ИНС.Рис. 2. Блок-схема алгоритма GNSSIMU на основе ZUPT, тесно связанного с CERAV.Однако применение ZUPT требует неподвижности транспортного средства, что делает эту технологию статической технологией обновления нулевой скорости неспособной предоставлять информацию об измерениях во время обычных маневров транспортного средства. На практике это требует частой остановки транспортного средства из движущегося состояния, что снижает его маневренность. Кроме того, ZUPT требует точного определения моментов неподвижности транспортного средства. Если определение не удается, может быть предоставлена ​​неверная информация об измерениях, что потенциально может привести к сбою этого метода и даже к снижению или отклонению точности интегрированной системы.ЗаключениеПотеря спутниковых сигналов может привести к быстрому накоплению ошибок в инерциальной навигационной системе (ИНС), особенно в сложных условиях, таких как городская среда. Представлены два основных решения: добавление дополнительных датчиков, таких как лидар или визуальные датчики, для получения альтернативных измерений, или использование ограничений состояния движения, таких как технология обновления нулевой скорости (ZUPT), для коррекции ошибок ИНС. Каждый подход имеет свои преимущества и недостатки: интеграция датчиков увеличивает затраты и сложность, в то время как для эффективной работы ZUPT требуется, чтобы транспортное средство было неподвижным и точно определялось.Компания Micro-Magic Inc. находится на переднем крае технологий инерциальной навигации и недавно представила три продукта MEMS INS с поддержкой GNSS, отличающиеся разным уровнем точности (промышленный уровень, тактический уровень и навигационный уровень). Примечательно, что MEMS GNSS/INS промышленного уровня I3500 имеет нестабильность смещения 2,5°/час и угловое случайное блуждание 0,028°/√час, а также высокоточный MEMS акселерометр с большим диапазоном (±6g, нулевая нестабильность смещения).

Основные положенияПродукция: MEMS GNSS/INS от Micro-Magic Inc., включая модель I3500 для картографических приложений.Функции:Размер: Компактный и легкий для легкой интеграции.Точность: нестабильность смещения 2,5°/час, угловое случайное блуждание 0,028°/√час.MEMS-акселерометр: диапазон ±6g, нестабильность при нулевом смещении.