Autonomes Rennfahrzeug
AMZ wählte das leichte und kleine Ellipse-N INS für Bewegung, Gerätesynchronisation und Fahrzeugdynamikanalyse.
"Wir brauchten ein robustes High-End Inertial Navigation System, das die Aufgabe der Sensorfusion erleichtern würde, zum Beispiel mit einem LiDAR." | Miguel de la Iglesia Valls, Teammitglied
IMU und GPS, Kernbestandteile des autonomen Autos
Zum ersten Mal überhaupt führte die Formula Student Germany eine fahrerlose Kategorie ein, in der Rennwagen so angepasst werden mussten, dass sie ohne menschliches Zutun fahren konnten.
AMZ beschloss, die Herausforderung anzunehmen und bereitete “flüela” vor, ihr Auto, das ab 2015 für Wettbewerbe eingesetzt wurde, um fahrerlos zu sein. Für das AMZ-Team sind bei der Entwicklung eines fahrerlosen Fahrzeugs die IMU und das GPS ein Kernbestandteil der Sensorausstattung.
Ellipse-N, das von AMZ Racing verwendete INS/GNSS
Das leichte und kleine SBG Ellipse-N ist laut dem AMZ-Team das genaueste seiner Kategorie und am einfachsten zu bedienen. Das Team war auch von der Qualität der ausgegebenen Positionsdaten begeistert. Das Ellipse-N fusioniert Trägheitsdaten und Positionsinformationen für eine kontinuierliche Trajektorie, selbst bei einem GNSS-Ausfall.
Wird unter sehr harten Bedingungen eingesetzt
Laut dem AMZ-Team war es eine harte Testsaison mit sehr heißen Tagen, extrem regnerischen Tagen, vielen Vibrationen, Montagen, Demontagen, Anschließen und Abziehen. Der Sensor hat nie versagt. Jeder SBG-Trägheitssensor wird dynamisch und in der Temperatur (-40° bis 80°C) kalibriert, um ein konstantes Verhalten unter allen Bedingungen zu gewährleisten.
AMZ-Erfolg
Das Team hat es geschafft:
- Erster im Skidpad (Fähigkeit, im stationären Zustand so schnell wie möglich zu drehen)
- Erster im Trackdrive (Rennen auf einer unbekannten, mit Kegeln markierten Strecke)
- Zweiter in der Beschleunigung (misst die Fähigkeit des Wagens, schnell zu beschleunigen).
Die Gesamtveranstaltung umfasst statische Disziplinen, in denen das Team ebenfalls gute Ergebnisse erzielte: Erster Platz in Engineering Design und Kosten, zweiter Platz in Autonomous Design und dritter Platz in Businessplan-Präsentation.
Ellipse-N, das robuste Miniatur-INS/GNSS
Die SBG Ellipse-N bietet 0,1° Roll und Pitch, 0,5° GPS-basierten Kurs und eine GNSS-Position (GPS + GLONASS-Konstellationen in diesem Fall) im Meterbereich.
“Wir waren von der Qualität der Gyroskope begeistert. Niemand in unserem Team, auch nicht an unserer Universität, konnte die geringe Drift glauben, die wir erlebt haben”, erklärt Herr De la Iglesia Valls. Das AMZ-Team war auch von der Qualität der Ausgabepositionsdaten begeistert.
Ellipse-N integriert einen GNSS-Empfänger und führt Inertialdaten und Positionsinformationen in Echtzeit zusammen, um auch bei GNSS-Ausfall eine kontinuierliche Trajektorie zu gewährleisten.
Zusätzliche Algorithmen wurden auch für Landanwendungen entwickelt, um die Leistung und Robustheit des Inertialsensors weiter zu verbessern. Robustheit ist eines dieser Dinge, die man erst bemerkt, wenn sie nicht da ist.
Laut dem AMZ-Team war es eine harte Testsaison mit sehr heißen Tagen, extrem regnerischen Tagen, vielen Vibrationen, Montage, Demontage, Ein- und Ausstecken. Der Sensor hat nie versagt.
Diese Zuverlässigkeit ist auch auf die umfangreiche Werkskalibrierung zurückzuführen. Jeder SBG Inertialsensor wird dynamisch und temperaturkalibriert; die Bias der Ellipse-N Gyroskope, Beschleunigungsmesser und Magnetometer werden von -40° bis 80°C korrigiert und kalibriert, um ein konstantes Verhalten unter allen Bedingungen zu gewährleisten.
Ellipse-N
Ellipse-N ist ein kompaktes, leistungsstarkes RTK Inertial Navigation System mit einem integrierten Dualband-Quad-Konstellations-GNSS-Empfänger. Darüber hinaus bietet es Roll-, Nick-, Kurs-, Heave- und GNSS-Positionierung auf Zentimeterebene.
Der Ellipse-N Sensor eignet sich für dynamische Umgebungen und schwierige GNSS-Bedingungen. Zusätzlich arbeitet er effektiv in Anwendungen mit geringerer Dynamik unter Verwendung des magnetischen Kurses.
Fordern Sie ein Angebot für Ellipse-N an
Haben Sie Fragen?
Willkommen in unserem FAQ-Bereich! Hier finden Sie Antworten auf die häufigsten Fragen zu den Anwendungen, die wir vorstellen. Wenn Sie nicht finden, wonach Sie suchen, können Sie sich gerne direkt an uns wenden!
Was ist der Unterschied zwischen AHRS und INS?
Der Hauptunterschied zwischen einem Attitude and Heading Reference System (AHRS) und einem Inertial Navigation System (INS) liegt in ihrer Funktionalität und dem Umfang der von ihnen bereitgestellten Daten.
AHRS liefert Orientierungsinformationen, insbesondere die Lage (Nick-, Rollwinkel) und den Kurs (Gierwinkel) eines Fahrzeugs oder Geräts. Es verwendet typischerweise eine Kombination von Sensoren, darunter Gyroskope, Beschleunigungsmesser und Magnetometer, um die Orientierung zu berechnen und zu stabilisieren. Das AHRS gibt die Winkelposition in drei Achsen (Nick-, Roll- und Gierwinkel) aus, wodurch ein System seine Orientierung im Raum verstehen kann. Es wird häufig in der Luftfahrt, bei UAVs, in der Robotik und in Marinesystemen eingesetzt, um genaue Lage- und Kursdaten zu liefern, die für die Fahrzeugsteuerung und -stabilisierung entscheidend sind.
Ein INS liefert nicht nur Orientierungsdaten (wie ein AHRS), sondern verfolgt auch die Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung eines Fahrzeugs im Zeitverlauf. Es verwendet Trägheitssensoren, um die Bewegung im 3D-Raum zu schätzen, ohne auf externe Referenzen wie GNSS angewiesen zu sein. Es kombiniert die in AHRS (Gyroskope, Beschleunigungsmesser) enthaltenen Sensoren, kann aber auch fortschrittlichere Algorithmen für die Positions- und Geschwindigkeitsverfolgung enthalten und sich oft mit externen Daten wie GNSS integrieren, um die Genauigkeit zu verbessern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich AHRS auf die Orientierung (Lage und Kurs) konzentriert, während INS eine vollständige Suite von Navigationsdaten einschließlich Position, Geschwindigkeit und Orientierung bereitstellt.
Was ist der Unterschied zwischen IMU und INS?
Der Unterschied zwischen einer Inertial Measurement Unit (IMU) und einem Inertial Navigation System (INS) liegt in ihrer Funktionalität und Komplexität.
Eine IMU (Inertial Measuring Unit) liefert Rohdaten über die lineare Beschleunigung und Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs, gemessen von Beschleunigungsmessern und Gyroskopen. Sie liefert Informationen über Roll-, Nick-, Gier- und Bewegungswinkel, berechnet aber keine Positions- oder Navigationsdaten. Die IMU ist speziell dafür ausgelegt, wichtige Daten über Bewegung und Orientierung für die externe Verarbeitung weiterzuleiten, um Position oder Geschwindigkeit zu bestimmen.
Auf der anderen Seite kombiniert ein INS (Inertial Navigation System) IMU-Daten mit fortschrittlichen Algorithmen, um die Position, Geschwindigkeit und Orientierung eines Fahrzeugs im Laufe der Zeit zu berechnen. Es beinhaltet Navigationsalgorithmen wie Kalman-Filterung für Sensorfusion und -integration. Ein INS liefert Echtzeit-Navigationsdaten, einschließlich Position, Geschwindigkeit und Orientierung, ohne auf externe Positionierungssysteme wie GNSS angewiesen zu sein.
Dieses Navigationssystem wird typischerweise in Anwendungen eingesetzt, die umfassende Navigationslösungen erfordern, insbesondere in GNSS-verweigernden Umgebungen, wie z. B. militärische UAVs, Schiffe und U-Boote.
Was ist GNSS vs. GPS?
GNSS steht für Global Navigation Satellite System und GPS für Global Positioning System. Diese Begriffe werden oft synonym verwendet, bezeichnen aber unterschiedliche Konzepte innerhalb satellitengestützter Navigationssysteme.
GNSS ist ein Sammelbegriff für alle Satellitennavigationssysteme, während sich GPS speziell auf das US-amerikanische System bezieht. Es umfasst mehrere Systeme, die eine umfassendere globale Abdeckung bieten, während GPS nur eines dieser Systeme ist.
Durch die Integration von Daten aus mehreren Systemen erhalten Sie mit GNSS eine verbesserte Genauigkeit und Zuverlässigkeit, während GPS allein je nach Satellitenverfügbarkeit und Umgebungsbedingungen Einschränkungen aufweisen kann.
