INS seleccionado para el proyecto certificable de localización de trenes (CLUG)
El INS/GNSS de SBG seleccionado para el proyecto certificable de localización de trenes (CLUG) liderado por las principales empresas ferroviarias europeas.
“SBG Systems proporciona excelentes sensores inerciales. Era importante para nosotros trabajar con un proveedor local fiable.” | Valentin B. – Jefe de Proyecto de Localización de Trenes en SNCF
Con la digitalización de los servicios de transporte, la localización de trenes en tiempo real es cada vez más importante para el sector ferroviario europeo y los viajeros europeos.
Actualmente, la posición del tren para fines de señalización se basa en equipos de vía, como circuitos de vía o contadores de ejes, que son dispositivos montados a intervalos específicos a lo largo de la vía férrea. El uso de GNSS podría cambiar las reglas del juego para la red ferroviaria europea.
¿Qué es el proyecto CLUG?
El proyecto CLUG significa “Unidad de Localización Certificable con GNSS”.
Es un proyecto de 2 años (que comenzó en enero de 2020) que reúne un consorcio amplio y completo de diferentes socios que comprenden empresas ferroviarias (SNCF, DB NETZ y SBB), industrias de señalización ferroviaria (CAF y Siemens), especialistas en navegación (Airbus Defense and Space, Naventik, FDC), un instituto de investigación (ENAC) y un experto en certificación (Navcert).
Combina GNSS con otros sensores como IMU y odómetro para ofrecer una localización continua y precisa del tren. Además, esta localización podría integrarse perfectamente en el futuro Sistema Europeo de Gestión del Tráfico Ferroviario (ERTMS).
El proyecto CLUG, financiado por la UE, evaluará la creación de una unidad de localización a bordo a prueba de fallos, con las 4 características siguientes:
– Una unidad de localización multisensor a bordo a prueba de fallos que consta de un núcleo de navegación (IMU, tacómetro, etc.) puesto en referencia utilizando GNSS, mapa de vías y un número mínimo de puntos de referencia;
– Un sistema de localización continua a bordo que proporciona la ubicación, la velocidad y otras dinámicas del tren;
– Operacional e interoperable en toda la red ferroviaria europea;
– Será compatible con el actual ERTMS TSI o con sus futuras evoluciones.
¿Por qué podría cambiar las reglas del juego para la red ferroviaria europea?
Al permitir una reducción significativa de los equipos a pie de vía, lo que también significa menos equipos frágiles y vulnerables, y al mejorar el rendimiento de la localización, el proyecto CLUG podría cambiar las reglas del juego para la red ferroviaria europea.
En última instancia, este proyecto es la tecnología clave que permite el desarrollo a prueba de futuro de la digitalización y automatización de los trenes.
Eficiencia, puntualidad y seguridad: esta futura tecnología ferroviaria responderá a las crecientes necesidades de movilidad de todos los viajeros europeos y les ofrecerá una mejor experiencia como clientes.
Proyecto certificable de localización de trenes (CLUG) liderado por las principales compañías ferroviarias europeas
Dos sistemas de navegación inercial diferentes apoyan las experimentaciones del proyecto CLUG. Además, SNCF valoró trabajar con un proveedor local fiable como SBG Systems.
En primer lugar, el Apogee-D ofrece un INS todo en uno con un receptor GNSS de triple frecuencia. Ofrece una actitud de alta precisión (0,008°), rumbo verdadero (0,015°) y posición.
En segundo lugar, el Ekinox-E actúa como un INS asistido externamente. Además, los usuarios pueden conectarlo a cualquier receptor GNSS externo de su elección. Proporciona una actitud de hasta 0,02° en tiempo real. Además, se combina con un GNSS receptor para obtener un rumbo verdadero (0,05°) y una posición continua durante las interrupciones del GNSS.
El equipo de CLUG también conecta un odómetro a ambos INS para obtener una mayor precisión, especialmente en túneles largos. Además, utilizan datos brutos del INS para mejorar el rendimiento.
Por último, Airbus Defense and Space diseñó el algoritmo de localización. Emplean datos inerciales y GNSS de Apogee, post-procesados, como referencia para las pruebas.
Como todos los sensores inerciales de SBG, el Apogee-D y el Ekinox-E se benefician de un extenso proceso de prueba, selección y calibración.
Cada sensor se calibra individualmente de -40°C a 85°C y se envía con su informe de calibración. Los sensores se prueban, y sólo se entregan los que cumplen las especificaciones. Este proceso garantiza el más alto nivel de fiabilidad.
INS de SBG Systems utilizado en la localización de trenes
Los INS Apogee y Ekinox ofrecen datos fusionados en tiempo real y permiten el post-procesamiento con un registrador de datos integrado. Además, el software PPK interno de SBG, Qinertia, simplifica el post-procesamiento. Qinertia incluye una función VBS única para la integración automática de correcciones.
Además, VBS transforma el mapeo de corredores de cientos de kilómetros de vías férreas en una operación perfecta. Los resultados finales de esta experimentación se esperan para diciembre de 2021.
Por último, siga cada paso de este viaje técnico en el sitio web de CLUG y en las redes sociales.
Apogee-D
Ellipse-D es un sistema de navegación inercial que integra una doble antena y un GNSS RTK de doble frecuencia. Nuestro INS es compatible con nuestro software de post-procesamiento Qinertia.
Diseñado para aplicaciones robóticas y geoespaciales, puede fusionar la entrada del odómetro con Pulse o CAN OBDII para mejorar la precisión de la navegación a estima.
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¿Qué es GNSS vs GPS?
GNSS significa Sistema Global de Navegación por Satélite y GPS para Sistema de Posicionamiento Global. Estos términos se utilizan a menudo indistintamente, pero se refieren a conceptos diferentes dentro de los sistemas de navegación por satélite.
GNSS es un término colectivo que engloba a todos los sistemas de navegación por satélite, mientras que GPS se refiere específicamente al sistema estadounidense. El GNSS incluye múltiples sistemas que proporcionan una cobertura global más completa, siendo GPS solo uno de ellos.
Se obtiene una mayor precisión y fiabilidad con GNSS, al integrar datos de múltiples sistemas, mientras que GPS por sí solo podría tener limitaciones dependiendo de la disponibilidad de satélites y las condiciones ambientales.
¿Qué es el post-procesamiento GNSS?
El post-procesamiento GNSS, o PPK, es un enfoque en el que las mediciones de datos GNSS sin procesar registradas en un receptor GNSS se procesan después de la actividad de adquisición de datos. Pueden combinarse con otras fuentes de mediciones GNSS para proporcionar la trayectoria cinemática más completa y precisa para ese receptor GNSS, incluso en los entornos más difíciles.
Estas otras fuentes pueden ser una estación base GNSS local en o cerca del proyecto de adquisición de datos, o estaciones de referencia de funcionamiento continuo (CORS) existentes, normalmente ofrecidas por agencias gubernamentales y/o proveedores comerciales de redes CORS.
Un software de post-procesamiento cinemático (PPK) puede utilizar información de órbita y reloj de satélites GNSS disponible gratuitamente para ayudar a mejorar aún más la precisión. El PPK permite la determinación precisa de la ubicación de una estación base GNSS local en un datum de marco de referencia de coordenadas global absoluto, que se utiliza.
El software PPK también puede soportar transformaciones complejas entre diferentes marcos de referencia de coordenadas en apoyo de proyectos de ingeniería.
En otras palabras, da acceso a correcciones, mejora la precisión del proyecto e incluso puede reparar pérdidas de datos o errores durante el levantamiento o la instalación después de la misión.
¿Cuál es la diferencia entre IMU e 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, medidos por acelerómetros y giroscopios. Suministra información sobre el roll, pitch, yaw y el movimiento, pero no calcula datos de posición o navegación. La IMU está específicamente diseñada 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 los datos de la 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 filtro de Kalman para la fusión e integración de sensores. Un INS suministra datos de navegación en tiempo real, incluyendo posición, velocidad y orientación, sin depender de sistemas de posicionamiento externos como el GNSS.
Este sistema de navegación se utiliza típicamente en aplicaciones que requieren soluciones de navegación completas, particularmente en entornos sin GNSS (GNSS-denied environments), como UAVs militares, barcos y submarinos.
¿Cuál es la diferencia entre RTK y PPK?
La cinemática en tiempo real (RTK) es una técnica de posicionamiento en la que las correcciones GNSS se transmiten casi en tiempo real, normalmente utilizando un flujo de corrección en formato RTCM. Sin embargo, puede haber dificultades para garantizar las correcciones GNSS, concretamente su integridad, disponibilidad, cobertura y compatibilidad.
La principal ventaja del PPK sobre el post-procesamiento RTK es que las actividades de procesamiento de datos pueden optimizarse durante el post-procesamiento, incluyendo el procesamiento hacia adelante y hacia atrás, mientras que en el procesamiento en tiempo real, cualquier interrupción o incompatibilidad en las correcciones y su transmisión conducirá a un posicionamiento de menor precisión.
Una primera ventaja clave del post-procesamiento GNSS (PPK) frente al tiempo real (RTK) es que el sistema utilizado en el campo no necesita tener un enlace de datos/radio para alimentar las correcciones RTCM procedentes del CORS al sistema INS/GNSS.
La principal limitación para la adopción del post procesamiento es el requisito de que la aplicación final actúe sobre el entorno. Por otro lado, si su aplicación puede soportar el tiempo de procesamiento adicional necesario para producir una trayectoria optimizada, mejorará enormemente la calidad de los datos para todos sus entregables.
