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 Sitios de Gas y Petróleo) Challenge está organizado por la compañía de petróleo y gas TOTAL con la Agencia Nacional de Investigación Francesa (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 en 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 gracias a la fusión de la predicción de la odometría y los datos del sensor inercial. Esta información se corrige entonces con los datos de los dos LiDAR (el primero está situado en la parte delantera y el otro en la parte trasera, para un campo de visión de 360 °).
El robot está equipado con orugas, por lo que el robot se desliza cuando gira. Este tipo de vehículo hace que la precisión de la odometría sea especialmente mala. Por lo tanto, el sistema inercial es esencial para calcular el rumbo. El roll y el pitch se obtienen del Ellipse-A y se confían plenamente.
Alcanzando una posición con precisión centimétrica
Ya satisfechos con los productos de SBG Systems, la elección fue, naturalmente, el sistema de referencia de actitud y rumbo Ellipse-A. “Proporciona un rendimiento muy bueno en cabeceo y balanceo gracias a los giroscopios de baja deriva”, afirma 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.
“El Ellipse-A proporciona un rendimiento muy bueno en cabeceo y balanceo gracias a los giroscopios de baja deriva” | Sr. Merriaux
Ellipse-A
Ellipse-A es un sistema de referencia de actitud y rumbo (AHRS) asequible y de alto rendimiento (AHRS). 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 movimiento vertical.
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¿Cuál es la diferencia entre AHRS e INS?
La principal diferencia entre un Attitude and Heading Reference System (AHRS) y un Inertial Navigation System (INS) radica en su funcionalidad y el alcance de los datos que proporcionan.
El AHRS proporciona información de orientación, específicamente, la actitud (cabeceo, balanceo) y el rumbo (guiñada) de un vehículo o dispositivo. Normalmente, utiliza una combinación de sensores, incluidos giróscopos, 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 que un sistema comprenda su orientación en el espacio. Se utiliza a menudo en la aviación, los UAV, la robótica y los sistemas marinos para proporcionar datos precisos de actitud y rumbo, lo cual es fundamental para el control y la estabilización del vehículo.
Un INS no sólo 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 (giróscopos, 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 a Punto (PPP) es una técnica de navegación por satélite que ofrece un posicionamiento de alta precisión mediante la corrección de errores en la señal de los satélites. 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 precisa de la ubicación.
PPP funciona en cualquier parte del mundo sin necesidad de estaciones de referencia locales. Esto lo hace adecuado para aplicaciones en entornos remotos o desafiantes donde falta infraestructura terrestre. Mediante el uso de datos precisos de órbita y reloj de satélite, junto con correcciones para los efectos atmosféricos y de trayectoria múltiple, PPP minimiza los errores comunes de GNSS y puede lograr una precisión de nivel centimétrico.
Si bien el PPP se puede utilizar 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, lo que permite a los usuarios recibir correcciones y determinar su posición en tiempo real.