Carro elétrico de corrida Formula Student
Equipe TUfast para equipar seu carro de corrida elétrico com o INS miniatura Ellipse2-N para análise dinâmica.
"O Ellipse-N foi um fator decisivo para o sucesso do nosso carro em 2018 (1º lugar em autocross no Reino Unido, Alemanha e Espanha; 1º lugar geral na Austrália)." | Alexandre K., Equipe TU FAST de Dinâmica de Veículos
TUfast na Fórmula Student Electric
A Fórmula SAE foi fundada em 1979 por professores nos Estados Unidos e chegou à Europa em 1999. O objetivo do projeto é permitir que os alunos se desafiem, testem suas habilidades e aprendam a trabalhar em um grande projeto em equipe.
A competição recebeu a categoria Elétrica há alguns anos e a TUfast concorre com seu carro elétrico chamado "eb018", que incorpora o Ellipse2-N, um Sistema de Navegação Inercial em miniatura da SBG Systems.
Dinâmica do veículo
O Ellipse2-N INS foi instalado no eb018. A velocidade IMU e do GPS são as principais fontes do filtro que a equipe usou para estimar o estado do veículo (velocidade, ângulo de deslizamento, acelerações X e Y e taxa de guinada).
Esse estado foi então comparado a um estado desejado para gerar o comando de cada motor. O Ellipse2-N foi, portanto, um fator muito decisivo para o sucesso do carro da TUfast em 2018 (1º lugar no autocross no Reino Unido, Alemanha e Espanha; 1º lugar geral na Austrália).
Análise de pneus
As posições de GPS foram amplamente usadas para análise. A equipe gerou muitos mapas para entender de forma mais intuitiva todos os fenômenos que influenciam o desempenho do eb018. Um exemplo muito perspicaz é o mapa de trilha abaixo. Ele mostra um fator de correção interno em nosso filtro Kalman.
Com ele, aprendemos que nosso modelo de pneu superestima as forças longitudinais do pneu (azul/verde nas retas) e tem uma estimativa bastante boa das forças laterais (laranja/amarelo nas curvas).
Uso Ellipse-N no carro de 2019
Foi ótimo trabalhar com o Ellipse e seu software, além de ser fácil de configurar. A documentação contém tudo o que precisamos para começar e desenvolver a interface com nosso sistema.
Os dados fornecidos pelo Ellipse são precisos e, em alguns momentos, mostraram menos de 10 cm de erro em viagens de mais de 1 km. Estamos muito satisfeitos com esse produto, explica Alexandre Kopp, responsável pela dinâmica de veículos da equipe TUfast.
No eb019, exploraremos ainda mais o potencial do Ellipse2-N. Usaremos dois filtros Kalman: um para o estado principal (como no eb018) e um segundo para filtrar os sensores e os dados fornecidos ao modelo físico do filtro principal.
O filtro principal também será aprimorado com uma estimativa de posição e direção. Assim, o Ellipse2-N continua sendo o sensor mais importante do nosso carro para a estimativa de estado. Seu filtro Kalman integrado será especialmente útil no eb019 com estimativas precisas dos ângulos de rotação, inclinação e guinada.
Esses três são necessários para os cálculos das forças aerodinâmicas.
Ellipse-N
Ellipse-N é um Sistema de Navegação InercialINS) RTK compacto e de alto desempenho com um receptor GNSS integrado de banda dupla e quatro constelações. Ele fornece rolagem, inclinação, direção e inclinação, bem como uma posição GNSS centimétrica.
O sensorEllipse-N é mais adequado para ambientes dinâmicos e condições GNSS adversas, mas também pode operar em aplicações menos dinâmicas com uma direção magnética.
Solicite uma cotação para Ellipse-N
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O que é GNSS versus GPS?
GNSS significa Global Navigation Satellite System (Sistema Global de Navegação por Satélite) e GPS significa Global Positioning System (Sistema de Posicionamento Global). Esses termos são frequentemente usados de forma intercambiável, mas se referem a conceitos diferentes nos sistemas de navegação por satélite.
GNSS é um termo coletivo para todos os sistemas de navegação por satélite, enquanto GPS se refere especificamente ao sistema dos EUA. Ele inclui vários 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.
Qual é a diferença entre o AHRS e o INS?
A principal diferença entre um Sistema de Referência de Atitude e Direção (AHRS) e um Sistema de Navegação Inercial (INS) está em sua funcionalidade e no escopo dos dados que fornecem.
O AHRS fornece informações de orientação - especificamente, a atitude (inclinação, rotação) e o rumo (guinada) de um veículo ou dispositivo. Normalmente, ele usa uma combinação de sensores, incluindo giroscópios, acelerômetros e magnetômetros, para calcular e estabilizar a orientação. O AHRS gera a posição angular em três eixos (inclinação, rotação e guinada), permitindo que um sistema entenda sua orientação no espaço. Ele é frequentemente usado na aviação, em UAVs, na robótica e em sistemas marítimos para fornecer dados precisos de atitude e direção, o que é fundamental para o controle e a estabilização do veículo.
Um INS não apenas fornece dados de orientação (como um AHRS), mas também rastreia a posição, a velocidade e a 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 o GNSS. Ele combina os sensores encontrados no AHRS (giroscópios, acelerômetros), mas também pode incluir algoritmos mais avançados para rastreamento de posição e velocidade, muitas vezes integrando-se a dados externos, como GNSS, para aumentar a precisão.
Em resumo, o AHRS se concentra na orientação (atitude e rumo), enquanto 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 InercialIMU) e um Sistema de Navegação Inercial (INS) está em sua funcionalidade e complexidade.
Uma IMU (unidade de medição inercial) fornece dados brutos sobre a aceleração linear e a velocidade angular do veículo, medidos por acelerômetros e giroscópios. Ela fornece informações sobre rotação, inclinação, guinada e movimento, mas não calcula dados de posição ou navegação. A IMU foi projetada especificamente para transmitir dados essenciais sobre movimento e orientação para processamento externo a fim de determinar a posição ou a velocidade.
Por outro lado, um INS (sistema de navegação inercial) combina IMU com algoritmos avançados para calcular a posição, a velocidade e a 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.
Esse sistema de navegação é normalmente utilizado em aplicativos que exigem soluções de navegação abrangentes, especialmente em ambientes com GNSS negado, como UAVs militares, navios e submarinos.
INS aceita entradas de sensores de auxílio externos?
Os Sistemas de Navegação Inercial da nossa empresa aceitam entradas de sensores de auxílio externos, como sensores de dados aéreos, magnetômetros, odômetros, DVL e outros.
Essa integração torna o INS altamente versátil e confiável, especialmente em ambientes com GNSS negado.
Esses sensores externos aprimoram o desempenho geral e a precisão do INS , fornecendo dados complementares.