Carro de corrida autônomo
A AMZ escolheu o INS Ellipse-N, leve e pequeno, para movimento, sincronização de equipamentos e análise dinâmica do veículo.
“Precisávamos de um Sistema de Navegação Inercial robusto e de alta qualidade que facilitasse a tarefa de fusão de sensores, com um LiDAR, por exemplo.” | Miguel de la Iglesia Valls, membro da equipe
IMU e GPS, partes essenciais do carro autônomo
Pela primeira vez, a Formula Student Germany introduziu uma categoria autônoma, onde os carros de corrida tiveram que ser adaptados para dirigir sem qualquer intervenção humana.
A AMZ decidiu aceitar o desafio e preparou o "flüela", seu carro usado para competição desde 2015, para ser autônomo. Para a equipe AMZ, ao projetar um veículo autônomo, a IMU e o GPS são uma parte essencial do conjunto de sensores.
Ellipse-N, o INS/GNSS usado pela AMZ Racing
Leve e pequeno, o SBG Ellipse-N é o mais preciso de sua categoria e o mais fácil de interagir, de acordo com a equipe AMZ. A equipe também ficou impressionada com a qualidade dos dados de posição de saída. O Ellipse-N funde dados inerciais e informações de posição para uma trajetória contínua, mesmo em caso de interrupção do GNSS.
Usado em condições muito difíceis
De acordo com a equipe AMZ, foi uma temporada de testes difícil, com dias muito quentes, dias extremamente chuvosos, muita vibração, montagem, desmontagem, conexão e desconexão. O sensor nunca falhou. Cada sensor inercial SBG é calibrado em dinâmica e temperatura (-40° a 80°C) para um comportamento constante em todas as condições.
Sucesso da AMZ
A equipe conseguiu ser:
- primeiro em skidpad (capacidade de virar em estado estacionário o mais rápido possível)
- primeiro em trackdrive (corrida em uma pista desconhecida marcada com cones),
- segundo em aceleração (mede a capacidade do carro de acelerar rapidamente).
O evento geral inclui disciplinas estáticas nas quais a equipe também obteve bons resultados: primeiro em projeto de engenharia e custo, segundo em projeto autônomo e terceiro na apresentação do plano de negócios.
Ellipse-N, o INS/GNSS miniatura robusto
O SBG Ellipse-N oferece 0,1° de Roll e Pitch, 0,5° de Heading baseado em GPS e uma posição GNSS de nível de metro (constelações GPS + GLONASS neste caso).
“Ficamos maravilhados com a qualidade dos giroscópios. Ninguém em nossa equipe, nem em nossa universidade, podia acreditar na pequena deriva que estávamos experimentando”, afirma o Sr. De la Iglesia Valls. A equipe da AMZ também ficou maravilhada com a qualidade dos dados de posição de saída.
O Ellipse-N integra um receptor GNSS e funde dados inerciais e informações de posição em tempo real para uma trajetória contínua, mesmo em caso de interrupção do GNSS.
Algoritmos adicionais também foram desenvolvidos para aplicações terrestres para melhorar ainda mais o desempenho e a robustez do sensor inercial. A robustez é uma daquelas coisas que você só percebe quando não está lá.
De acordo com a equipe da AMZ, foi uma temporada de testes difícil, com dias muito quentes, dias extremamente chuvosos, muita vibração, montagem, desmontagem, conexão e desconexão. O sensor nunca falhou.
Essa confiabilidade também se deve à extensa calibração de fábrica. Cada sensor inercial da SBG é calibrado em dinâmica e temperatura; o bias dos giroscópios, acelerômetros e magnetômetros do Ellipse-N são corrigidos e calibrados de -40° a 80°C para um comportamento constante em todas as condições.
Ellipse-N
O Ellipse-N é um Sistema de Navegação Inercial RTK compacto e de alto desempenho com um receptor GNSS de banda dupla e constelação quádrupla integrado. Além disso, ele fornece roll, pitch, heading, heave e posicionamento GNSS em nível de centímetro.
O sensor Ellipse-N é adequado para ambientes dinâmicos e condições GNSS adversas. Além disso, ele opera efetivamente em aplicações dinâmicas mais baixas usando heading magnético.
Solicite uma cotação para o Ellipse-N
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Qual é a diferença entre AHRS e INS?
A principal diferença entre um Attitude and Heading Reference System (AHRS) e um Inertial Navigation System (INS) reside em sua funcionalidade e no escopo dos dados que eles fornecem.
O AHRS fornece informações de orientação — especificamente, a atitude (inclinação, rotação) e direção (guinada) de um veículo ou dispositivo. Ele normalmente usa uma combinação de sensores, incluindo giroscópios, acelerômetros e magnetômetros, para calcular e estabilizar a orientação. O AHRS emite a posição angular em três eixos (inclinação, rotação e guinada), permitindo que um sistema entenda sua orientação no espaço. É frequentemente usado em aviação, UAVs, robótica e sistemas marítimos para fornecer dados precisos de atitude e direção, o que é fundamental para o controle e estabilização do veículo.
Um INS não apenas fornece dados de orientação (como um AHRS), mas também rastreia a posição, velocidade e aceleração de um veículo ao longo do tempo. Ele usa sensores inerciais para estimar o movimento no espaço 3D sem depender de referências externas como GNSS. Ele combina os sensores encontrados em AHRS (giroscópios, acelerômetros), mas também pode incluir algoritmos mais avançados para rastreamento de posição e velocidade, muitas vezes integrando-se com dados externos como GNSS para maior precisão.
Em resumo, o AHRS se concentra na orientação (atitude e direção), enquanto o INS fornece um conjunto completo de dados de navegação, incluindo posição, velocidade e orientação.
Qual é a diferença entre IMU e INS?
A diferença entre uma Unidade de Medição Inercial (IMU) e um Sistema de Navegação Inercial (INS) reside em sua funcionalidade e complexidade.
Uma IMU (unidade de medição inercial) fornece dados brutos sobre a aceleração linear e a velocidade angular do veículo, medidas por acelerômetros e giroscópios. Ela fornece informações sobre rolagem (roll), inclinação (pitch), guinada (yaw) e movimento, mas não calcula dados de posição ou navegação. A IMU é especificamente projetada para transmitir dados essenciais sobre movimento e orientação para processamento externo, a fim de determinar a posição ou velocidade.
Por outro lado, um INS (sistema de navegação inercial) combina dados da IMU com algoritmos avançados para calcular a posição, velocidade e orientação de um veículo ao longo do tempo. Ele incorpora algoritmos de navegação, como a filtragem de Kalman, para fusão e integração de sensores. Um INS fornece dados de navegação em tempo real, incluindo posição, velocidade e orientação, sem depender de sistemas de posicionamento externos como o GNSS.
Este sistema de navegação é tipicamente utilizado em aplicações que exigem soluções de navegação abrangentes, particularmente em ambientes com negação de GNSS, como UAVs militares, navios e submarinos.
O que é GNSS vs GPS?
GNSS significa Global Navigation Satellite System e GPS para Global Positioning System. Esses termos são frequentemente usados de forma intercambiável, mas se referem a conceitos distintos dentro dos sistemas de navegação baseados em satélite.
GNSS é um termo coletivo para todos os sistemas de navegação por satélite, enquanto o GPS se refere especificamente ao sistema dos EUA. Ele abrange múltiplos sistemas que fornecem uma cobertura global mais abrangente, enquanto o GPS é apenas um desses sistemas.
Você obtém maior precisão e confiabilidade com o GNSS, integrando dados de vários sistemas, enquanto o GPS sozinho pode ter limitações dependendo da disponibilidade de satélites e das condições ambientais.
