Desafio Hyperloop
A equipe da UCI usou o INS em miniatura Ellipse-N para medir a posição, a velocidade e a aceleração de seu pod.
"Ficamos mais do que satisfeitos com os resultados que o Ellipse-N nos forneceu. Ele foi a fonte de dados mais confiável que obtivemos." | Andrew T., capitão da equipe HyperXite
A HyperXite, a equipe da universidade UCI, participou da segunda competição Hyperloop e ficou em primeiro lugar na equipe All-American Hyperloop e em segundo lugar no mundo em Levitação Baseada no Ar. Eles usaram o INS em miniatura Ellipse-N para medir a posição, a velocidade e a aceleração de sua cápsula.
Conceito de Hyperloop
O Hyperloop é um conceito incrível que visa a aumentar a eficiência do transporte. O Hyperloop é feito de um tubo selado pelo qual um pod pode viajar sem resistência do ar ou atrito, transportando pessoas ou objetos em alta velocidade e sendo muito eficiente.
Em 2015, a SpaceX patrocinou a primeira Competição de Pods Hyperloop, na qual as equipes construíram um protótipo em subescala para demonstrar a viabilidade técnica de vários aspectos do conceito Hyperloop. A equipe HyperXite, da Universidade da Califórnia, Irvine (UCI), participou da segunda competição Hyperloop com o Ellipse-N da SBG Systems.
A Competição II chegou ao fim e a HyperXite está classificada como a número 1 da equipe All-American Hyperloop e a número 2 do mundo em Levitação Baseada no Ar. A equipe bem-sucedida é uma das seis únicas equipes do mundo a percorrer todo o caminho do tubo Hyperloop até o ar livre.
A equipe da UCI "Hyperxite", na competição Hyperloop
Os alunos da UCI trabalharam em um veículo tubular projetado para viajar pelo tubo de quase vácuo em alta velocidade com grande eficiência. A cápsula é feita de fibra de carbono resistente, porém leve, e abriga sistemas avançados que a ajudam a levitar, transportar passageiros e cargas e parar em segurança.
A competição ocorre em uma pista de teste de 1 milha de comprimento (1,6 km) e 1,8 metro de diâmetro (6 pés) que está sendo construída no sul da Califórnia. Cada pod acelera para atingir uma velocidade máxima medida que é informada em tempo real e, em seguida, desacelera ao frear antes do final da pista de teste. Os pods são avaliados quanto à velocidade, estabilidade, frenagem e suavidade.
Posição, velocidade e aceleração do pod
"Nosso protótipo de cápsula precisava de uma maneira confiável de medir sua posição, velocidade e aceleração quando a cápsula estivesse no tubo de vácuo Hyperloop da SpaceX", explica Andrew Tec, capitão da equipe HyperXite.
Se a equipe inicialmente tinha o conceito de implementar a fusão de sensores com vários acelerômetros e codificadores rotativos para estimar o comportamento da cápsula, o Ellipse-N forneceu todos esses recursos com precisão de nível industrial (0,1° de rotação/inclinação) e em um pacote pequeno.
O sensor inercial ofereceu recursos adicionais valiosos, como posicionamento GNSS e protocolo de barramento CAN.
"Precisávamos de um componente que tivesse bom desempenho em condições de quase vácuo e que fosse fácil de integrar com sensores precisos; o Ellipse-N atendeu a todos os critérios." | Andrew T., capitão da equipe HyperXite
Integração rápida e fácil com o Ellipse-N
A equipe estava desenvolvendo usando um controlador Compact RIO da National Instrument e achou o plug-in LabVIEW público do SBG muito conveniente; ele tornou os testes e o desenvolvimento extremamente fáceis e rápidos.
"Ficamos mais do que satisfeitos com os resultados que o Ellipse-N nos forneceu. Foi a fonte de dados mais confiável que obtivemos. O comportamento da máquina de estado da nossa cápsula dependia muito do perfil e do tempo estimados da trajetória", conclui o capitão da equipe.
A SpaceX anunciou a terceira competição a ser realizada em 2018, e a HyperXite competirá com uma cápsula totalmente nova e redesenhada para atender às novas regras da competição Hyperloop.
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.
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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.