Kompaktes Trägheitsnavigationssystem für die autonome Navigation
Autonomous navigation in autonomous robot, based on odometry fused with Ellipse-A AHRS, and corrected by LiDAR
“With this winning combination, VIKINGS team reaches a centimeter-level absolute precision (< 3 cm), a technical achievement, which has greatly contributed to their two victories.” | Mr. Merriaux
Autonomer Roboter für Öl- und Gasförderanlagen
Der im Dezember 2013 gestartete ARGOS-Wettbewerb (Autonomous Robot for Gas and Oil Sites) wird vom Öl- und Gasunternehmen TOTAL in Zusammenarbeit mit der französischen Nationalen Forschungsagentur (ANR) organisiert.
Ziel ist es, in weniger als drei Jahren eine neue Generation von autonomen Robotern zu entwickeln, die in der Lage sind, Inspektionsaufgaben zu erfüllen, Anomalien zu erkennen und auf Notfälle zu reagieren. Ziel dieses Wettbewerbs ist die Entwicklung eines autonomen Roboters, der sich auf Öl- und Gasförderstätten bewegen kann, um die Sicherheit der Betreiber von TOTAL zu erhöhen.
Datenfusion von mehreren Sensoren
Der VIKINGS-Roboter berechnet seine Position dank der Fusion von Odometrievorhersage und Inertialsensordaten. Diese Informationen werden dann mit den Daten der beiden LiDARs korrigiert (das erste ist vorne und das andere hinten positioniert, so dass ein Sichtfeld von 360° entsteht).
Der Roboter ist mit Raupen ausgestattet, so dass er bei der Drehung gleitet. Diese Art von Fahrzeug macht die Genauigkeit der Odometrie besonders schlecht. Das Inertialsystem ist daher unerlässlich, um die richtung berechnen. rollen und nicken werden aus der Ellipse-A gewonnen und voll anvertraut.
Erreichen der Zentimeter-Position
Da man mit den Produkten von SBG SYSTEMSbereits zufrieden war, fiel die Wahl natürlich auf das Referenzsystem Ellipse-A lage und richtung . " Es bietet dank driftarmer Kreisel eine sehr gute nicken und rollen ", sagt Herr Merriaux.
The Ellipse-A is the second generation of miniature inertial sensors of SBG Systems. It integrates low drift gyroscopes and benefits from the experience gained in algorithms design. Industrial-grade, the Ellipse-A is factory calibrated in temperature and dynamics, ensuring data integrity from -40 to 75 ° C. With this winning combination, VIKINGS team reaches a centimeter level absolute precision (< 3 cm), a technical achievement, which has greatly contributed to their two victories.
"Die Ellipse-A bietet dank driftarmer Kreisel ein sehr gutes nicken und rollen " | Mr. Merriaux
Ellipse-A
Ellipse-A ist ein erschwingliches und leistungsstarkes lage und richtung (AHRS). Es verfügt über ein erstklassiges magnetisches Kalibrierungsverfahren für eine optimale richtung und eignet sich für Anwendungen mit geringer bis mittlerer Dynamik.
Werkskalibriert von -40°C bis 85°C liefert dieser robuste inertiale Bewegungssensor rollen, nicken, richtung und Heave-Daten.
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Was ist der Unterschied zwischen AHRS und INS?
Der Hauptunterschied zwischen einem lage und richtung (AHRS) und einem TrägheitsnavigationssystemINS liegt in ihrer Funktionalität und dem Umfang der von ihnen gelieferten Daten.
AHRS liefert Orientierungsinformationen, insbesondere die lage nicken, rollen) und richtung (gieren) eines Fahrzeugs oder Geräts. Es verwendet in der Regel eine Kombination von Sensoren, einschließlich Gyroskopen, Beschleunigungs- und Magnetometern, um die Ausrichtung zu berechnen und zu stabilisieren. Das AHRS gibt die Winkelposition in drei Achsennicken, rollen und Gieren) aus und ermöglicht es einem System, seine Orientierung im Raum zu verstehen. Es wird häufig in der Luftfahrt, in UAVs, in der Robotik und in Schiffssystemen eingesetzt, um genaue lage und richtung 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 über die Zeit. Es verwendet Trägheitssensoren, um die Bewegung im 3D-Raum abzuschätzen, ohne auf externe Referenzen wie GNSS angewiesen zu sein. Es kombiniert die Sensoren von AHRS (Gyroskope, Beschleunigungsmesser), kann aber auch fortschrittlichere Algorithmen für die Positions- und Geschwindigkeitsverfolgung enthalten, die oft mit externen Daten wie GNSS integriert werden, um die Genauigkeit zu erhöhen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich AHRS auf die Orientierunglage und richtung) konzentriert, während INS eine ganze Reihe von Navigationsdaten liefert, einschließlich Position, Geschwindigkeit und Orientierung.
Was ist präzise Punktpositionierung?
Precise Point Positioning (PPP) ist ein Satellitennavigationsverfahren, das durch Korrektur von Satellitensignalfehlern eine hochpräzise Positionsbestimmung ermöglicht. Im Gegensatz zu herkömmlichen GNSS-Methoden, die sich häufig auf bodengestützte Referenzstationen stützen (wie bei RTK), nutzt PPP globale Satellitendaten und fortschrittliche Algorithmen, um genaue Standortinformationen zu liefern.
PPP funktioniert überall auf der Welt, ohne dass lokale Referenzstationen erforderlich sind. Dadurch eignet es sich für Anwendungen in abgelegenen oder schwierigen Umgebungen, in denen es keine Bodeninfrastruktur gibt. Durch die Verwendung präziser Satellitenbahn- und Uhrendaten sowie Korrekturen für atmosphärische und Mehrwegeffekte minimiert PPP gängige GNSS-Fehler und kann eine Genauigkeit im Zentimeterbereich erreichen.
PPP kann für die nachträgliche Positionsbestimmung verwendet werden, bei der die gesammelten Daten im Nachhinein analysiert werden, aber auch für die Echtzeitpositionierung. PPP in Echtzeit (RTPPP) ist in zunehmendem Maße verfügbar und ermöglicht es den Nutzern, Korrekturen zu erhalten und ihre Position in Echtzeit zu bestimmen.