Desafío Hyperloop
El equipo de la UCI utilizó el INS en miniatura Ellipse-N para medir la posición, la velocidad y la aceleración de sus vainas.
"Quedamos más que satisfechos con los resultados que nos dio el Ellipse-N . Fue la fuente de datos más fiable que obtuvimos". | Andrew T., capitán del equipo HyperXite
HyperXite, el equipo de la universidad UCI, participó en la segunda competición Hyperloop y se clasificó en el puesto número 1 del equipo All-American Hyperloop, y en el número 2 del mundo en levitación aérea. Utilizaron el INS en miniatura Ellipse-N para medir la posición, velocidad y aceleración de su cápsula.
Concepto Hyperloop
El Hyperloop es un concepto asombroso que pretende aumentar la eficiencia del transporte. El Hyperloop está formado por un tubo sellado a través del cual una cápsula puede viajar sin resistencia del aire ni fricción transportando personas u objetos a gran velocidad y siendo muy eficiente.
En 2015, SpaceX patrocinó el primer concurso Hyperloop Pod Competition, en el que los equipos construyeron un prototipo a escala reducida para demostrar la viabilidad técnica de varios aspectos del concepto Hyperloop. HyperXite, el equipo de la Universidad de California en Irvine (UCI) participó en la segunda competición Hyperloop con el Ellipse-N de SBG Systems.
La II Competición ha terminado y HyperXite se ha clasificado como el equipo número 1 de All-American Hyperloop, y el número 2 del mundo en Levitación Basada en Aire. El exitoso equipo es uno de los seis únicos equipos de todo el mundo que han conseguido llegar hasta el final a través del tubo de Hyperloop hasta el aire libre.
El equipo de la UCI "Hyperxite", en la competición Hyperloop
Los estudiantes de la UCI trabajaron en un vehículo tubular diseñado para desplazarse por el tubo de casi vacío a altas velocidades con gran eficacia. La cápsula está hecha de fibra de carbono resistente y ligera, y cuenta con sistemas avanzados que le ayudan a levitar, transportar pasajeros y carga, y detenerse con seguridad.
La competición tiene lugar en una pista de pruebas de 1,6 km de longitud y 1,8 m de diámetro que se está construyendo en el sur de California. Cada pod acelera hasta alcanzar una velocidad máxima medida que se notifica en tiempo real, y luego desacelera frenando antes de llegar al final de la pista de pruebas. Se evalúan la velocidad, la estabilidad, la frenada y la suavidad.
Posición, velocidad y aceleración del pod
"Nuestro prototipo de cápsula necesitaba una forma fiable de medir su posición, velocidad y aceleración cuando la cápsula está en el tubo de vacío del Hyperloop de SpaceX", explica Andrew Tec, capitán del equipo HyperXite.
Si en un principio el equipo tenía la idea de aplicar la fusión de sensores con varios acelerómetros y codificadores giratorios para estimar el comportamiento de la cápsula, el Ellipse-N ofrecía todas estas funciones con una precisión de categoría industrial (0,1º de balanceo/inclinación) y en un tamaño reducido.
El sensor inercial ofrecía valiosas funciones adicionales, como el posicionamiento GNSS y el protocolo de bus CAN.
"Necesitábamos un componente que funcionara bien en condiciones de casi vacío y que fuera fácil de integrar con sensores precisos; la Ellipse-N cumplía todos los criterios". | Andrew T., capitán del equipo HyperXite
Integración rápida y sencilla de Ellipse-N
El equipo estaba desarrollando utilizando un controlador Compact RIO de National Instrument, y encontró el plugin público LabVIEW de SBG muy conveniente; hizo que las pruebas y el desarrollo fueran tremendamente fáciles y rápidos.
"Estábamos más que satisfechos con los resultados que nos dio la Ellipse-N . Fue la fuente de datos más fiable que obtuvimos. El comportamiento de la máquina de estados de nuestra cápsula dependía en gran medida de su perfil de trayectoria y tiempo estimados", concluye el capitán del equipo.
SpaceX ha anunciado que la tercera competición se celebrará en 2018, y HyperXite competirá con una cápsula totalmente rediseñada para cumplir las nuevas normas de la competición Hyperloop.
Ellipse-N
Ellipse-N es un sistema de navegación inercial RTKINS compacto y de alto rendimiento con un receptor GNSS integrado de doble banda y cuatro constelaciones. Proporciona balanceo, cabeceo, cabo y oscilación, así como una posición GNSS centimétrica.
Ellipse-N sensor Ellipse-N es el más adecuado para entornos dinámicos y condiciones GNSS adversas, pero también puede funcionar en aplicaciones menos dinámicas con un cabo magnético.
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¿Qué es el GNSS frente al GPS?
GNSS son las siglas de Global Navigation Satellite System (Sistema Mundial de Navegación por Satélite) y GPS de Global Positioning System (Sistema de Posicionamiento Global). Estos términos suelen utilizarse indistintamente, pero se refieren a conceptos diferentes dentro de los sistemas de navegación por satélite.
GNSS es un término colectivo para todos los sistemas de navegación por satélite, mientras que GPS se refiere específicamente al sistema estadounidense. Incluye múltiples sistemas que proporcionan una cobertura mundial más completa, mientras que el GPS es sólo uno de ellos.
El GNSS mejora la precisión y la fiabilidad al integrar datos de varios sistemas, mientras que el GPS por sí solo puede tener limitaciones en función de la disponibilidad de los satélites y las condiciones ambientales.
GNSS representa la categoría más amplia de sistemas de navegación por satélite, incluidos el GPS y otros sistemas, mientras que el GPS es un GNSS específico desarrollado por Estados Unidos.
¿Cuál es la diferencia entre AHRS y INS?
La principal diferencia entre un Sistema de Referencia de Actitud y cabo (AHRS) y un Sistema de Navegación Inercial (INS) radica en su funcionalidad y en el alcance de los datos que proporcionan.
AHRS proporciona información sobre la orientación, en concreto, la actitud (cabeceo, balanceo) y cabo (guiñada) de un vehículo o dispositivo. Suele utilizar una combinación de sensores, como giroscopios, acelerómetros y magnetómetros, para calcular y estabilizar la orientación. AHRS proporciona la posición angular en tres ejes (cabeceo, balanceo y guiñada), lo que permite a un sistema comprender su orientación en el espacio. Se utiliza a menudo en aviación, vehículos aéreos no tripulados, robótica y sistemas marinos para proporcionar datos precisos de actitud y cabo , que son fundamentales para el control y la estabilización del vehículo.
INS no sólo proporciona datos de orientación (como AHRS), sino que también rastrea la posición, velocidad y aceleración de un vehículo a lo largo del tiempo. Utiliza sensores inerciales para estimar el movimiento en el espacio tridimensional sin depender de referencias externas como el GNSS. Combina los sensores que se encuentran en 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 GNSS para una mayor precisión.
En resumen, AHRS se centra en la orientación (actitud y cabo), mientras que INS proporciona un conjunto completo de datos de navegación, incluyendo posición, velocidad y orientación.
¿Cuál es la diferencia entre IMU y INS?
La diferencia entre una unidad de medición inercial (IMU) y un sistema de navegación inercial (INS) radica en su funcionalidad y complejidad.
Una IMU (unidad de medición inercial) proporciona datos brutos sobre la aceleración lineal y la velocidad angular del vehículo, medidas por acelerómetros y giroscopios. Proporciona información sobre balanceo, cabeceo, guiñada y movimiento, pero no calcula la posición ni los datos de navegación. IMU está diseñado específicamente para transmitir datos esenciales sobre el movimiento y la orientación para su procesamiento externo con el fin de determinar la posición o la velocidad.
Por otro lado, un INS (sistema de navegación inercial) combina datos de IMU con algoritmos avanzados para calcular la posición, velocidad y orientación de un vehículo a lo largo del tiempo. Incorpora algoritmos de navegación como el filtrado de Kalman para la fusión e integración de sensores. Un INS proporciona datos de navegación en tiempo real, incluidas la posición, la velocidad y la orientación, sin depender de sistemas de posicionamiento externos como el GNSS.
Este sistema de navegación suele utilizarse en aplicaciones que requieren soluciones de navegación completas, sobre todo en entornos sin GNSS, como vehículos aéreos no tripulados militares, buques y submarinos.
¿Acepta INS entradas de sensores de ayuda externos?
Los sistemas de navegación inercial de nuestra empresa aceptan entradas de sensores de ayuda externos, como sensores de datos aéreos, magnetómetros, odómetros, DVL y otros.
Esta integración hace que INS sea muy versátil y fiable, especialmente en entornos sin GNSS.
Estos sensores externos mejoran el rendimiento global y la precisión de INS al proporcionar datos complementarios.
