Sistema de navegación inercial compacto utilizado para la navegación autónoma
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
Robot autónomo para emplazamientos de petróleo y gas
Lanzado en diciembre de 2013, el ARGOS (Robot Autónomo para emplazamientos de Gas y Petróleo) Challenge está organizado por la compañía de gas y petróleo TOTAL con la Agencia Nacional Francesa de Investigación (ANR).
Su objetivo es sacar a la luz en menos de tres años una nueva generación de robots autónomos capaces de realizar tareas de inspección, detectar anomalías y responder a emergencias. El objetivo de esta competición es construir un robot autónomo capaz de moverse por emplazamientos de petróleo y gas con el fin de mejorar la seguridad de los operadores de TOTAL.
Fusión de datos de múltiples sensores
El robot de VIKINGS calcula su posición fusionando la predicción de la odometría con los datos del sensor inercial. Además, corrige esta información utilizando dos LiDAR, uno delantero y otro trasero, para una cobertura de 360°.
El robot utiliza orugas, que provocan deslizamientos durante las rotaciones. Por lo tanto, este tipo de vehículo hace que la precisión de la odometría sea especialmente mala. Además, el sistema inercial se vuelve esencial para calcular el rumbo con precisión. Finalmente, el Ellipse-A proporciona mediciones fiables de balanceo y cabeceo.
Alcanzando una posición con precisión centimétrica
Already satisfied with SBG SYSTEMS’ products, the choice was naturally the Ellipse-A attitude and heading reference system. “It provides very good pitch and roll performance thanks to low drift gyros” says Mr. 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.
“The Ellipse-A provides very good pitch and roll performance thanks to low drift gyros” | Mr. Merriaux
Ellipse-A
Ellipse-A es un sistema de referencia de actitud y rumbo (AHRS) asequible y de alto rendimiento. Incorpora un procedimiento de calibración magnética de primera clase para un rumbo óptimo y es adecuado para aplicaciones dinámicas de bajas a medias.
Calibrado de fábrica de -40°C a 85°C, este robusto sensor de movimiento inercial proporciona datos de balanceo, cabeceo, rumbo y compensación de oleaje (heave).
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¿Cuál es la diferencia entre AHRS e INS?
La principal diferencia entre un sistema de referencia de actitud y rumbo (AHRS) y un sistema de navegación inercial (INS) radica en su funcionalidad y en el alcance de los datos que proporcionan.
El AHRS proporciona información de orientación, concretamente, la actitud (cabeceo, balanceo) y el rumbo (guiñada) de un vehículo o dispositivo. Normalmente, utiliza una combinación de sensores, como giroscopios, acelerómetros y magnetómetros, para calcular y estabilizar la orientación. El AHRS emite la posición angular en tres ejes (cabeceo, balanceo y guiñada), lo que permite a un sistema comprender su orientación en el espacio. A menudo se utiliza en la aviación, los UAV, la robótica y los sistemas marinos para proporcionar datos precisos de actitud y rumbo, que son fundamentales para el control y la estabilización del vehículo.
Un INS no solo proporciona datos de orientación (como un AHRS), sino que también rastrea la posición, la velocidad y la aceleración de un vehículo a lo largo del tiempo. Utiliza sensores inerciales para estimar el movimiento en el espacio 3D sin depender de referencias externas como el GNSS. Combina los sensores que se encuentran en el AHRS (giroscopios, acelerómetros), pero también puede incluir algoritmos más avanzados para el seguimiento de la posición y la velocidad, a menudo integrándose con datos externos como el GNSS para mejorar la precisión.
En resumen, el AHRS se centra en la orientación (actitud y rumbo), mientras que el INS proporciona un conjunto completo de datos de navegación, incluyendo posición, velocidad y orientación.
¿Qué es el Posicionamiento Preciso de Punto?
El Posicionamiento Preciso Punto (PPP) es una técnica de navegación por satélite que ofrece un posicionamiento de alta precisión mediante la corrección de errores de señal de satélite. A diferencia de los métodos GNSS tradicionales, que a menudo se basan en estaciones de referencia terrestres (como en RTK), el PPP utiliza datos de satélite globales y algoritmos avanzados para proporcionar información de localización precisa.
El PPP funciona en cualquier parte del mundo sin necesidad de estaciones de referencia locales. Esto lo hace adecuado para aplicaciones en entornos remotos o difíciles donde la infraestructura terrestre es deficiente. Mediante el uso de datos precisos de órbita y reloj de los satélites, junto con las correcciones de los efectos atmosféricos y multitrayecto, el PPP minimiza los errores comunes del GNSS y puede alcanzar una precisión de nivel centimétrico.
Si bien el PPP puede utilizarse para el posicionamiento post-procesado, que implica el análisis de los datos recopilados a posteriori, también puede proporcionar soluciones de posicionamiento en tiempo real. El PPP en tiempo real (RTPPP) está cada vez más disponible, permitiendo a los usuarios recibir correcciones y determinar su posición en tiempo real.
