Hyperloop-Herausforderung
Das UCI-Team nutzte das INS Ellipse-N , um die Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung ihrer Gondel zu messen.
"Wir waren mit den Ergebnissen, die uns das Ellipse-N lieferte, mehr als zufrieden. Es war die zuverlässigste Datenquelle, die wir erhalten haben." | Andrew T., Kapitän des HyperXite-Teams
HyperXite, das Team der UCI-Universität, nahm am zweiten Hyperloop-Wettbewerb teil und belegte den ersten Platz des All-American Hyperloop-Teams und den zweiten Platz in der Welt für luftgestützte Levitation. Sie verwendeten das INS Ellipse-N , um die Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung ihrer Gondel zu messen.
Hyperloop-Konzept
Der Hyperloop ist ein erstaunliches Konzept, das die Transporteffizienz steigern soll. Der Hyperloop besteht aus einer versiegelten Röhre, durch die ein Pod ohne Luftwiderstand oder Reibung fahren kann, um Menschen oder Objekte mit hoher Geschwindigkeit und gleichzeitig sehr effizient zu transportieren.
Im Jahr 2015 sponserte SpaceX den ersten Hyperloop Pod-Wettbewerb, bei dem Teams einen Prototyp in kleinerem Maßstab 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.
Der Wettbewerb II ist nun beendet und HyperXite ist die Nummer 1 des All-American Hyperloop Teams und die Nummer 2 in der Welt für luftbasiertes Schweben. Das erfolgreiche Team ist eines von nur sechs Teams weltweit, die es durch die Hyperloop-Röhre ins Freie geschafft haben.
Das UCI-Team "Hyperxite", beim Hyperloop-Wettbewerb
Die UCI-Studenten haben an einem röhrenförmigen Fahrzeug gearbeitet, das sich mit hoher Geschwindigkeit und großer Effizienz durch die Fast-Vakuum-Röhre bewegt. Die Gondel besteht aus stabiler und dennoch leichter Kohlefaser und verfügt über fortschrittliche Systeme, die ihr helfen, zu schweben, Passagiere und Fracht zu transportieren und sicher zum Stehen zu kommen.
Der Wettbewerb findet auf einer 1,6 km langen und 1,8 m durchmessenden Teststrecke statt, die in Südkalifornien gebaut wird. Jeder Pod beschleunigt, um eine gemessene Höchstgeschwindigkeit zu erreichen, die in Echtzeit gemeldet wird, und bremst dann vor dem Ende der Teststrecke ab. Die Pods werden auf Geschwindigkeit, Stabilität, Bremsen und Laufruhe geprüft.
Pod-Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung
"Unser Pod-Prototyp benötigte eine zuverlässige Methode zur Messung seiner Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung, wenn er sich in der Hyperloop-Vakuumröhre von SpaceX befindet", erklärt Andrew Tec, Kapitän des HyperXite-Teams.
Ursprünglich hatte das Team die Idee, eine Sensorfusion mit mehreren Beschleunigungsmessern und Drehgebern zu implementieren, um das Verhalten der Raumkapsel abzuschätzen, aber die Ellipse-N bot all diese Funktionen mit industrieller Genauigkeit (0,1° nicken) und in einem kleinen Paket.
Der Trägheitssensor bot zusätzliche wertvolle Funktionen wie GNSS-Positionierung und CAN-Bus-Protokoll.
"Wir brauchten ein Bauteil, das unter Fast-Vakuum-Bedingungen gut funktioniert und das sich leicht mit präzisen Sensoren integrieren lässt; die Ellipse-N erfüllte alle Kriterien." | Andrew T., Kapitän des HyperXite-Teams
Die schnelle und einfache Integration der 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 Entwickeln enorm einfach und schnell.
"Wir waren mehr als zufrieden mit den Ergebnissen, die wir mit Ellipse-N erhielten. Es war die zuverlässigste Datenquelle, die wir erhalten haben. Das Verhalten des Zustandsautomaten unserer Kapsel hing stark von dem geschätzten Bahnprofil und der Zeit ab", so der Teamkapitän abschließend.
SpaceX hat den dritten Wettbewerb für 2018 angekündigt, und HyperXite wird mit einer völlig neu gestalteten Kapsel antreten, um die neuen Hyperloop-Wettbewerbsregeln zu erfüllen.
Ellipse-N
Ellipse-N ist ein kompaktes und leistungsfähiges RTK-Inertial-NavigationssystemINS) mit integriertem Dualband-, Quad-Konstellations-GNSS-Empfänger. Es liefert rollen, nicken, richtung und Heben sowie eine zentimetrische GNSS-Position.
Ellipse-N eignet sich am besten für dynamische Umgebungen und raue GNSS-Bedingungen, kann aber auch in weniger dynamischen Anwendungen mit magnetischer richtung eingesetzt werden.
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Willkommen in unserem FAQ-Bereich! Hier finden Sie Antworten auf die häufigsten Fragen zu den von uns vorgestellten Anwendungen. Wenn Sie nicht finden, wonach Sie suchen, können Sie uns gerne direkt kontaktieren!
Was ist 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. Er 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 höhere Genauigkeit und Zuverlässigkeit, während GPS allein je nach Satellitenverfügbarkeit und Umgebungsbedingungen seine Grenzen haben kann.
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 der Unterschied zwischen IMU und INS?
Der Unterschied zwischen einer InertialmesseinheitIMU) und einem InertialnavigationssystemINS) liegt in ihrer Funktionalität und Komplexität.
Eine IMU (Inertialmesseinheit) liefert Rohdaten über die lineare Beschleunigung und Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs, die von Beschleunigungsmessern und Gyroskopen gemessen werden. Sie liefert Informationen zum rollen, nicken, Gieren und zur Bewegung, berechnet aber keine Positions- oder Navigationsdaten. Die IMU ist speziell dafür ausgelegt, wichtige Bewegungs- und Orientierungsdaten für die externe Verarbeitung zur Bestimmung von Position und Geschwindigkeit zu übermitteln.
Ein INS (Inertial Navigation System) hingegen kombiniert IMU mit fortschrittlichen Algorithmen, um die Position, Geschwindigkeit und Ausrichtung eines Fahrzeugs über die Zeit zu berechnen. Es beinhaltet Navigationsalgorithmen wie die Kalman-Filterung zur Sensorfusion und -integration. Ein INS liefert Echtzeit-Navigationsdaten, einschließlich Position, Geschwindigkeit und Ausrichtung, ohne auf externe Positionierungssysteme wie GNSS angewiesen zu sein.
Dieses Navigationssystem wird typischerweise in Anwendungen eingesetzt, die umfassende Navigationslösungen erfordern, insbesondere in Umgebungen, in denen GNSS nicht verfügbar ist, wie z. B. bei militärischen UAVs, Schiffen und U-Booten.
Akzeptiert INS Eingaben von externen Hilfssensoren?
Die Trägheitsnavigationssysteme unserer Firma akzeptieren Eingaben von externen Hilfssensoren, wie z.B. Luftdatensensoren, Magnetometer, Odometer, DVL und andere.
Diese Integration macht das INS äußerst vielseitig und zuverlässig, insbesondere in Umgebungen, in denen kein GNSS verfügbar ist.
Diese externen Sensoren verbessern die Gesamtleistung und Genauigkeit des INS , indem sie ergänzende Daten liefern.