Hyperloop Challenge
Das UCI-Team verwendete das Ellipse-N Miniatur-INS, um die Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung seiner Gondel zu messen.
“Wir waren mit den Ergebnissen, die uns das Ellipse-N lieferte, mehr als zufrieden. Es war die zuverlässigste Datenquelle, die wir erhielten.” | Andrew T., Captain des HyperXite-Teams
HyperXite, das Team der UCI-Universität, nahm am zweiten Hyperloop-Wettbewerb teil und belegte Platz 1 aller amerikanischen Hyperloop-Teams und Platz 2 weltweit für Air-Based Levitation. Sie verwendeten das Ellipse-N Miniatur-INS, um die Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung ihrer Kapsel zu messen.
Hyperloop-Konzept
Der Hyperloop ist ein faszinierendes Konzept, das darauf abzielt, die Transporteffizienz zu steigern. Der Hyperloop besteht aus einer versiegelten Röhre, durch die sich eine Kapsel ohne Luftwiderstand oder Reibung bewegen kann, um Personen oder Objekte mit hoher Geschwindigkeit und sehr effizient zu befördern.
Im Jahr 2015 sponserte SpaceX den ersten Hyperloop Pod Competition, bei dem Teams einen Prototyp im Submaßstab bauten, um die technische Machbarkeit verschiedener Aspekte des Hyperloop-Konzepts zu demonstrieren. HyperXite, das Team der University of California, Irvine (UCI), nahm mit der Ellipse-N von SBG Systems am zweiten Hyperloop-Wettbewerb teil.
Competition II ist nun vorbei und HyperXite ist die Nummer 1 des All-American Hyperloop Teams und die Nummer 2 der Welt für Air-Based Levitation. Das erfolgreiche Team ist eines der nur sechs Teams weltweit, das es durch die Hyperloop-Röhre bis ins Freie geschafft hat.
Das UCI-Team « Hyperxite», beim Hyperloop-Wettbewerb
Studenten der UCI arbeiteten an einem röhrenförmigen Fahrzeug, das mit hoher Geschwindigkeit und Effizienz durch die nahezu luftleere Röhre fahren sollte. Die Kapsel besteht aus starker, aber leichter Kohlefaser und beherbergt fortschrittliche Systeme, die ihr helfen, zu schweben, Passagiere und Fracht zu befördern und sicher zum Stehen zu kommen.
Der Wettbewerb findet auf einer 1,6 km langen Teststrecke mit einem Durchmesser von 1,8 Metern statt, die in Südkalifornien gebaut wird. Jede Kapsel beschleunigt, um eine gemessene Höchstgeschwindigkeit zu erreichen, die in Echtzeit gemeldet wird, und verzögert dann durch Bremsen vor dem Ende der Teststrecke. Die Kapseln werden auf Geschwindigkeit, Stabilität, Bremsverhalten und Laufruhe bewertet.
Pod Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung
“Unser Prototyp-Pod benötigte eine zuverlässige Möglichkeit, seine Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung zu messen, wenn sich der Pod in der Hyperloop-Vakuumröhre von SpaceX befindet”, erklärt Andrew Tec, Captain des HyperXite-Teams.
Wenn das Team anfänglich das Konzept hatte, eine Sensorfusion mit mehreren Beschleunigungsmessern und Drehencodierern zu implementieren, um das Verhalten des Pods abzuschätzen, bot die Ellipse-N all diese Funktionen mit industrietauglicher Genauigkeit (0,1° Roll/Pitch) und in einem kleinen Paket.
Der Trägheitssensor bot zusätzliche wertvolle Funktionen wie GNSS-Positionierung und CAN-Bus-Protokoll.
“Wir brauchten eine Komponente, die unter nahezu Vakuumbedingungen gut funktioniert und sich einfach in Präzisionssensoren integrieren lässt; die Ellipse-N erfüllte alle Kriterien.” | Andrew T., Captain des HyperXite-Teams
Die schnelle und einfache Integration des Ellipse-N
Das Team entwickelte mit einem Compact RIO-Controller von National Instrument und fand das öffentliche LabVIEW-Plugin von SBG sehr praktisch; es machte das Testen und die Entwicklung enorm einfach und schnell.
“Wir waren mit den Ergebnissen, die uns die Ellipse-N lieferte, mehr als zufrieden. Sie war die zuverlässigste Datenquelle, die wir erhielten. Das Zustandsmaschinenverhalten unseres Pods stützte sich stark auf sein geschätztes Trajektorienprofil und seine Zeit”, schließt der Team Captain.
SpaceX hat den dritten Wettbewerb angekündigt, der 2018 stattfinden wird, und HyperXite wird mit einem völlig neu gestalteten Pod antreten, um die neuen Regeln des Hyperloop-Wettbewerbs zu erfüllen.
Ellipse-N
Ellipse-N ist ein kompaktes und leistungsstarkes RTK Inertial Navigation System (INS) mit einem integrierten Dualband-Quad-Konstellations-GNSS-Empfänger. Es bietet Roll, Pitch, Heading und Heave sowie eine zentimetergenaue GNSS-Position.
Der Ellipse-N Sensor eignet sich am besten für dynamische Umgebungen und schwierige GNSS-Bedingungen, kann aber auch in weniger dynamischen Anwendungen mit einem magnetischen Heading betrieben werden.
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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 bedeutet GNSS im Vergleich zu GPS?
GNSS steht für Global Navigation Satellite System und GPS für Global Positioning System. Diese Begriffe werden oft synonym verwendet, beziehen sich aber auf unterschiedliche Konzepte innerhalb satellitengestützter Navigationssysteme.
GNSS ist ein Sammelbegriff für alle Satellitennavigationssysteme, während GPS sich 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.
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, Roll) und das Heading (Gier) eines Fahrzeugs oder Geräts. Es verwendet typischerweise eine Kombination von Sensoren, einschließlich Gyroskopen, Beschleunigungsmessern und Magnetometern, um die Orientierung zu berechnen und zu stabilisieren. Das AHRS gibt die Winkelposition in drei Achsen (Nick, Roll und Gier) aus, sodass ein System seine Orientierung im Raum verstehen kann. Es wird häufig in der Luftfahrt, in UAVs, in der Robotik und in maritimen Systemen verwendet, um genaue lage- und Heading-Daten bereitzustellen, die für die Fahrzeugsteuerung und -stabilisierung von entscheidender Bedeutung sind.
Ein INS liefert nicht nur Orientierungsdaten (wie ein AHRS), sondern verfolgt auch die Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung eines Fahrzeugs im Laufe der Zeit. Es verwendet Trägheitssensoren, um Bewegungen im 3D-Raum zu schätzen, ohne sich auf externe Referenzen wie GNSS zu verlassen. Es kombiniert die in AHRS (Gyroskope, Beschleunigungsmesser) enthaltenen Sensoren, kann aber auch fortschrittlichere Algorithmen für die Positions- und Geschwindigkeitsverfolgung enthalten, die oft mit externen Daten wie GNSS für eine höhere Genauigkeit integriert werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich AHRS auf die Orientierung (Lage und Heading) konzentriert, während INS eine vollständige Suite von Navigationsdaten bereitstellt, einschliesslich Position, Geschwindigkeit und Orientierung.
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-, Gierwinkel und Bewegung, berechnet aber keine Positions- oder Navigationsdaten. Die IMU wurde speziell entwickelt, um wichtige Daten über Bewegung und Orientierung zur externen Verarbeitung weiterzuleiten, um Position oder Geschwindigkeit zu bestimmen.
Andererseits kombiniert ein INS (Inertial Navigation System) IMU-Daten mit fortschrittlichen Algorithmen, um die Position, Geschwindigkeit und Orientierung eines Fahrzeugs im Zeitverlauf 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-abgelehnten Umgebungen, wie z. B. militärische UAVs, Schiffe und U-Boote.
Akzeptiert das INS Eingaben von externen Hilfssensoren?
Die Inertial Navigation Systems unseres Unternehmens akzeptieren Eingaben von externen Hilfssensoren wie Luftdatensensoren, Magnetometern, Odometern, DVL und anderen.
Diese Integration macht das INS äußerst vielseitig und zuverlässig, insbesondere in GNSS-abgelehnten Umgebungen.
Diese externen Sensoren verbessern die Gesamtleistung und Genauigkeit des INS, indem sie ergänzende Daten liefern.