Formula Student: el papel crucial de IMU
Varios equipos eléctricos y sin conductor equiparon sus coches de carreras con nuestra IMU Ellipse-D durante la competición Formula Student.
El sensor Ellipse-D satisfizo todas nuestras necesidades y estamos muy contentos con él. El GNSS es muy estable, el filtro Kalman también es satisfactorio. | Daniel K., AMZ Racing Electric Team
La Formula Student es una competición internacional de ingeniería educativa en la que equipos de estudiantes de todo el mundo diseñan, construyen y corren con sus propios coches de carreras de fórmula. La competición incluye 3 categorías: Coches eléctricos, sin conductor y de combustión.
Los participantes en la Formula Student no sólo deben construir el coche de carreras más rápido, sino también destacar en resistencia, aceleración y rendimiento en pista de derrape.
Como expertos en sistemas de navegación inercial y socios de varios equipos, entrevistamos a varios equipos de ingenieros que utilizan nuestra unidad de medición inercial (IMU) combinada con el sistema global de navegación por satélite (GNSS) para entender cuáles son los elementos clave del éxito.
La importancia de la IMU para una dinámica precisa del automóvil
La IMU proporciona información decisiva sobre el estado del coche, como la posición, la velocidad, la tasa de guiñada (raw) , el ángulo de deslizamiento, la aceleración y la orientación, a los coches de los equipos competidores, según ha declarado D. Kiesewalter, de AMZ Racing:
"Necesitábamos una IMU por varias razones. Principalmente para determinar el estado de posición de nuestro coche. También necesitábamos un control dinámico eficaz y una determinación fiable y precisa de los ángulos de Euler (balanceo (roll), cabeceo (pitch) y rumbo)".
De esta forma, los ingenieros de coches eléctricos y de combustible pueden saber qué mejorar comparando el estado real con el teórico.
Criterios de dinámica del coche de Formula Student
Dominar la aceleración es primordial durante las carreras de Fórmula. Cuando el coche acelera demasiado, puede derrapar, lo que provoca el desgaste de las ruedas. Para minimizar el desgaste de los neumáticos y aprovechar al máximo la potencia y el rendimiento del motor, hay que controlar la aceleración.
El seguimiento de la trayectoria del coche de carreras es esencial. Gracias a los datos de IMU se realiza un análisis del circuito, especialmente de la posición, que ayuda a determinar si el coche está bien posicionado dentro del circuito o al girar.
No olvidemos que la Formula Student es una carrera. Uno de los objetivos de la competición es ir más rápido en la pista que los demás equipos. La velocidad es, por tanto, un factor crucial a estudiar, gracias a la IMU. Pero es aún más importante para los coches de carreras eléctricos, ya que necesitan hacer un seguimiento de la energía consumida.
Coches de carreras sin conductor: Sacando lo mejor del rumbo y la navegación de la IMU
Los coches de carreras pueden utilizar GPS de una sola antena para el rumbo, pero los vehículos sin conductor confían en IMU de doble antena para un rumbo preciso. Permite una inicialización más rápida y proporciona un rumbo real incluso en posición estacionaria.
J. Liberal Huarte, de UPC Driverless (ETSEIB), explica que el rumbo y la localización son esenciales para que otras partes del equipo funcionen correctamente: "Cuando operamos con tecnologías LiDAR, el hecho de que te dirijas 1 grado hacia un lado u otro influye mucho en la posición.
Así que un rumbo preciso es un gran requisito. Y también, localización y cartografía: es muy importante ubicarse en las X, Y". Por lo tanto, implementar un IMU dual en este tipo de coches de carreras es la mejor solución, ya que proporciona rumbo y posición verdaderos, lo que también ayuda a estabilizar el LiDAR.
rumbo es tan importante como la navegación precisa para los coches de carreras sin conductor. La cinemática en tiempo real (RTK) permite una estimación extremadamente precisa de la posición (1-2 cm). Cuanto más precisa sea la IMU, más capaz será el coche de mantenerse en el carril del circuito sin desviarse.
La IMU analiza el circuito para garantizar el posicionamiento óptimo del coche y la optimización de la trayectoria.
Menos tiempo de ejecución = más tiempo para todo el proyecto
"Tenemos muy poco tiempo de prueba, así que si va rápido, podemos ir más rápido en la pista y probar más", afirma A. Kopp, Control de Dinámica de Vehículos, TUfast Racing.
Los equipos no tienen mucho tiempo para integrar las distintas partes del vehículo y probarlas. Dado que los ingenieros de automoción utilizan principalmente los marcos CAN y ROS, IMU, que puede formar parte de estos flujos de trabajo, puede ahorrar mucho tiempo de desarrollo.
Otra forma de ayudar a los equipos en su integración es disponer de una biblioteca C limpia con ejemplos.
SBG Systems apoya nuevas formas de diseñar automóviles
Los estudiantes pueden enviar su solicitud de apadrinamiento a través de nuestro sitio web.
Ellipse-D
Ellipse-D es un sistema de navegación inercial que integra un GNSS RTK de doble antena y doble frecuencia compatible con nuestro software de postprocesamiento Qinertia.
Diseñado para aplicaciones robóticas y geoespaciales, puede fusionar la entrada de Odómetro con pulso o CAN OBDII para mejorar la precisión del punto muerto.
Pida presupuesto para Ellipse-D
¿Tiene alguna pregunta?
Bienvenido a nuestra sección de preguntas frecuentes. Aquí encontrará respuestas a las preguntas más frecuentes sobre las aplicaciones que presentamos. Si no encuentra lo que busca, no dude en contacto con nosotros directamente.
¿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.
¿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 sobre la orientación; en concreto, la actitudcabeceo (pitch), balanceo (roll)) y el rumbo guiñada (raw)) de un vehículo o dispositivo. Suele utilizar una combinación de sensores, como giroscopios, acelerómetros y magnetómetros, para calcular y estabilizar la orientación. El AHRS emite la posición angular en tres ejescabeceo (pitch), balanceo (roll) y guiñada (raw)), lo que permite a un sistema comprender su orientación en el espacio. Suele utilizarse en aviación, vehículos aéreos no tripulados, robótica y sistemas marinos para proporcionar datos precisos de actitud y rumbo , que son fundamentales para el control y la estabilización del vehículo.
INS no sólo proporciona datos de orientación (como un 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, el AHRS se centra en la orientación (actitud y rumbo), mientras que INS proporciona un conjunto completo de datos de navegación, incluyendo posición, velocidad y orientación.
¿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. Proporciona información sobre balanceo (roll), cabeceo (pitch), guiñada (raw) y movimiento, pero no computa datos de posición o navegación. La IMU está diseñada 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 IMU con algoritmos avanzados para calcular la posición, velocidad y orientación del 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, como 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 el INS sea muy versátil y fiable, especialmente en entornos sin GNSS.
Estos sensores externos mejoran el rendimiento global y la precisión del INS al proporcionar datos complementarios.