Carro de corrida elétrico Formula Student
Equipe TUfast equipará seu carro de corrida elétrico com o INS/GNSS miniaturizado Ellipse2-N para análise de dinâmica.
“O Ellipse-N foi um fator muito decisivo em nosso carro de 2018, que obteve muito sucesso (1º lugar no autocross no Reino Unido, Alemanha e Espanha; 1º lugar geral na Austrália).” | Alexandre K., Dinâmica de Veículos TU FAST Team
TUfast na Formula Student Electric
A Formula SAE foi fundada em 1979 por professores nos Estados Unidos e chegou à Europa em 1999. O projeto tem como objetivo permitir que os alunos se desafiem, testem suas habilidades e aprendam como trabalhar em um grande projeto em equipe.
A competição recebeu a categoria Elétrica há alguns anos e a TUfast compete com seu carro elétrico chamado “eb018” que incorpora o Ellipse2-N, um Sistema de Navegação Inercial em miniatura da SBG Systems.
Dinâmica veicular
O Ellipse-N INS/GNSS foi instalado no eb018. A velocidade da 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).
Este estado foi então comparado a um estado desejado para gerar o comando de cada motor. O Ellipse2-N foi, portanto, um fator muito decisivo no carro TUfast de 2018, que obteve muito sucesso (1º lugar no autocross no Reino Unido, Alemanha e Espanha; 1º lugar geral na Austrália).
Análise de pneus
As posições do GPS foram amplamente utilizadas 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 da pista abaixo. Ele mostra um fator de correção interno em nosso filtro de Kalman.
Aprendemos com isso que nosso modelo de pneu superestima as forças longitudinais do pneu (azul/verde em retas) e tem uma estimativa bastante boa das forças laterais (laranja/amarelo nas curvas).
Uso do Ellipse-N no carro de 2019
O Ellipse e seu software foram ótimos para trabalhar e fáceis de configurar. A documentação contém tudo o que precisávamos para começar e desenvolver a interface com nosso sistema.
Os dados fornecidos pelo Ellipse são precisos e mostraram em algum momento menos de 10cm de erro em viagens de mais de 1km. Estamos muito satisfeitos com este produto, explica Alexandre Kopp, responsável pela Dinâmica de Veículos na Equipe TUfast.
No eb019, exploraremos ainda mais o potencial do Ellipse2-N. Usaremos 2 filtros de Kalman; um para o estado principal (como no eb018); e um segundo para filtrar os sensores e dados alimentados ao modelo físico do filtro principal.
O filtro principal também será aprimorado com uma estimativa de posição e direção. O Ellipse2-N permanece, portanto, 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 roll, pitch e yaw.
Esses três são necessários para os cálculos das forças aerodinâmicas.
Ellipse-N
O Ellipse-N é um Sistema de Navegação Inercial (INS) RTK compacto e de alto desempenho com um receptor GNSS de banda dupla e constelações quádruplas integrado. Ele fornece roll, pitch, heading e heave, bem como uma posição GNSS centimétrica.
O sensor Ellipse-N é mais adequado para ambientes dinâmicos e condições GNSS adversas, mas também pode operar em aplicações dinâmicas mais baixas com uma direção magnética.
Solicite uma cotação para o Ellipse-N
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Bem-vindo à nossa seção de FAQ! Aqui, você encontrará respostas para as perguntas mais comuns sobre as aplicações que apresentamos. Se você não encontrar o que procura, sinta-se à vontade para nos contatar diretamente!
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.
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 INS aceita entradas de sensores auxiliares externos?
Os Sistemas de Navegação Inercial da nossa empresa aceitam entradas de sensores auxiliares 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 melhoram o desempenho geral e a precisão do INS, fornecendo dados complementares.
