Formula Student Driverless – Chalmers-Team
Die Technische Universität Chalmers hat ihr fahrerloses Fahrzeug mit dem Ellipse-N INS GNSS ausgestattet.
„Wir waren mit der Leistung und Robustheit des Sensors sehr zufrieden.“ | Emil R., Engineering Manager bei Chalmers Formula Student Driverless
Formula Student – Wettbewerb für fahrerlose Fahrzeuge
Der „Formula Student“-Wettbewerb für fahrerlose Fahrzeuge umfasst verschiedene Herausforderungen: Bremsen, Beschleunigen, Skidpad-Tests und eine Rundfahrt auf der Rennstrecke.
Die Chalmers University of Technology, eine schwedische Hochschule mit Schwerpunkt auf Forschung und Lehre im Bereich Technik, nahm an der Ausgabe 2018 teil.
Das Team von Chalmers hat sein fahrerloses Auto mit dem Ellipse-N ausgestattet, einem miniaturisierten Trägheitsnavigationssystem mit integriertem GNSS-Empfänger.
Robuster und stabiler Trägheitsnavigationssensor
Wir waren mit der Leistung und der Robustheit des Sensors sehr zufrieden. Der Sensor wies während der von uns durchgeführten Testphase von mehreren hundert Stunden keine erkennbaren Fehler auf.
Wir haben keinerlei Driften bei den Trägheitssensoren festgestellt und waren besonders von der exzellenten Gierraten-Schätzung beeindruckt. Das GNSS-System erwies sich ebenfalls als sehr robust und stabil; wir hatten niemals Probleme mit fehlender GNSS-Abdeckung und verfügten stets über eine gute Anzahl an Satelliten.
Einfach zu integrieren dank der C-Bibliothek
Die Ellipse-N ließ sich mithilfe der bereitgestellten C-Bibliothek sehr einfach in unser eigenes Software-Framework integrieren. Unser Framework nutzte Microservices in Docker-Container, wobei die Daten des Sensors von einem Microservice ausgelesen wurden.
Dies bedeutete, dass der Microservice automatisch und nahtlos erstellt werden konnte. Mit der bereitgestellten Bibliothek war es einfach, den erforderlichen Code in das Docker-Image einzubinden und ihn zusammen mit unserem eigenen Code zur Anbindung der Bibliothek zu erstellen.
Gäbe es stattdessen nur eine bereitgestellte Binärdatei, hätten wir die Rohsensordaten selbst lesen und parsen müssen, weshalb die Bibliothek für unseren Anwendungsfall äußerst nützlich war. Die bereitgestellten Beispiele und die Dokumentation machten die Verwendung der Bibliothek und die Anbindung der Ellipse-N an den benötigten Microservice sehr einfach.
Eine oder zwei Antennen für solche Bedingungen?
Während ein Trägheitsnavigationssystem (INS) mit nur einer Antenne wie das Ellipse-N sehr präzise Orientierungs- und Navigationsdaten liefert, ermöglicht ein INS mit zwei Antennen wie das Ellipse-D eine schnellere Initialisierung, selbst in statischer Position.
Solche Merkmale sollten bei der Auswahl Ihres INS berücksichtigt werden. Erfahren Sie mehr darüber unter „Wie man die beste Kursbestimmungsmethode auswählt“.
„Wir haben keinerlei Driften bei den Trägheitssensoren festgestellt und waren besonders von der exzellenten Gierraten-Schätzung beeindruckt.“ | Emil R., Engineering Manager
Ellipse-N
Das Ellipse-N ist ein kompaktes und leistungsstarkes RTK-Trägheitsnavigationssystem (INS) mit integriertem Dual-Band- und Quad-Konstellations-GNSS-Empfänger. Es liefert Roll-, Nick-, Gier- und Hebewegungen sowie eine zentimetergenaue GNSS-Position.
Der Ellipse-N Sensor eignet sich am besten für dynamische Umgebungen und schwierige GNSS-Bedingungen, kann aber mit einem magnetischen Kurs auch in Anwendungen mit geringerer Dynamik eingesetzt werden.
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Haben Sie Fragen?
Willkommen in unserem FAQ-Bereich! Hier finden Sie Antworten auf die häufigsten Fragen zu den von uns vorgestellten Anwendungen. Sollten Sie nicht fündig werden, können Sie sich gerne direkt an uns wenden!
Was ist der Unterschied zwischen GNSS und GPS?
GNSS steht für Global Navigation Satellite System und GPS für Global Positioning System. Diese Begriffe werden oft synonym verwendet, aber sie beziehen sich auf unterschiedliche Konzepte innerhalb satellitengestützter Navigationssysteme.
GNSS ist ein Sammelbegriff für alle Satellitennavigationssysteme, während GPS sich speziell auf das US-amerikanische System bezieht. GNSS umfasst mehrere Systeme, die eine umfassendere globale Abdeckung bieten, wobei GPS nur eines dieser Systeme ist.
Durch die Integration von Daten aus mehreren Systemen bietet GNSS eine verbesserte Genauigkeit und Zuverlässigkeit, während GPS allein je nach Satellitenverfügbarkeit und Umgebungsbedingungen Einschränkungen aufweisen kann.
Worin besteht 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 bereitgestellten Daten.
Ein AHRS liefert Orientierungsinformationen – genauer gesagt die Lage (Nick-, Rollwinkel) und den Kurs (Gierwinkel) eines Fahrzeugs oder Geräts. Es verwendet typischerweise eine Kombination aus Sensoren wie Gyroskopen, Beschleunigungsmessern und Magnetometern, um die Orientierung zu berechnen und zu stabilisieren. Das AHRS gibt die Winkelposition in drei Achsen (Nick-, Roll- und Gierwinkel) aus, sodass ein System seine Ausrichtung im Raum erfassen kann. Es wird häufig in der Luftfahrt, bei UAVs, in der Robotik und in Schiffssystemen eingesetzt, um genaue Lage- und Kursdaten bereitzustellen, die für die Fahrzeugsteuerung und -stabilisierung unerlässlich sind.
Ein INS liefert nicht nur Lagedaten (wie ein AHRS), sondern verfolgt auch die Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung eines Fahrzeugs im Laufe der Zeit. Es nutzt Inertialsensoren, um die Bewegung im 3D-Raum abzuschätzen, ohne auf externe Referenzen wie GNSS angewiesen zu sein. Es kombiniert die in einem AHRS vorhandenen Sensoren (Gyroskope, Beschleunigungsmesser), kann jedoch auch fortschrittlichere Algorithmen für die Positions- und Geschwindigkeitsverfolgung enthalten und wird zur Erhöhung der Genauigkeit häufig mit externen Daten wie GNSS integriert.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich das AHRS auf die Orientierung (Lage und Kurs) konzentriert, während das INS eine vollständige Palette 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 Trägernavigationssystem (INS) liegt in ihrer Funktionalität und Komplexität.
Eine IMU (Trägheitsmesseinheit) liefert Rohdaten zur Linearbeschleunigung und Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs, gemessen von Beschleunigungsmessern und Gyroskopen. Sie liefert Informationen über Roll-, Nick- und Gierwinkel sowie Bewegungen, berechnet jedoch keine Positions- oder Navigationsdaten. Die IMU ist speziell darauf ausgelegt, wesentliche Daten zu Bewegung und Orientierung für eine externe Verarbeitung zur Bestimmung von Position oder Geschwindigkeit weiterzuleiten.
Andererseits kombiniert ein INS (Trägernavigationssystem) IMU-Daten mit fortschrittlichen Algorithmen, um die Position, Geschwindigkeit und Orientierung eines Fahrzeugs im Laufe der Zeit zu berechnen. Es integriert Navigationsalgorithmen wie die Kalman-Filterung zur 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-abgedeckten oder -freien Umgebungen wie militärischen UAVs, Schiffen und U-Booten.
Akzeptiert „ INS “ Eingaben von externen Hilfsensoren?
Inertial Navigation Systems unseres Unternehmens akzeptieren Eingaben von externen Unterstützungssensoren wie Air-Data-Sensoren, Magnetometern, Odometern, DVL und anderen.
Diese Integration macht das INS äußerst vielseitig und zuverlässig, insbesondere in GNSS-Gegenständen nicht verfügbaren Umgebungen.
Diese externen Sensoren verbessern die Gesamtleistung und Genauigkeit des „ INS “, indem sie ergänzende Daten liefern.
