Auto da corsa elettrica di Formula Student
Il team TUfast doterà la sua auto da corsa elettrica del sistema INS/GNSS miniaturizzato Ellipse2-N per l'analisi delle dinamiche.
“L'Ellipse-N ha giocato un ruolo molto decisivo nel successo della nostra auto del 2018 (1° posto nell'autocross nel Regno Unito, Germania e Spagna; 1° posto assoluto in Australia).” | Alexandre K., Dinamica del Veicolo, Team TU FAST
TUfast alla Formula Student Electric
La Formula SAE è stata fondata nel 1979 da professori negli Stati Uniti ed è arrivata in Europa nel 1999. L'obiettivo del progetto è consentire agli studenti di mettersi alla prova, testare le proprie capacità e imparare a lavorare su un progetto di grandi dimensioni in team.
La competizione ha accolto la categoria Electric alcuni anni fa e TUfast gareggia con la sua auto elettrica chiamata “eb018” che incorpora l'Ellipse2-N, un sistema di navigazione inerziale miniaturizzato di SBG Systems.
Dinamica del veicolo
L'Ellipse-N INS/GNSS è stato installato sull'eb018. L'IMU e la velocità GPS sono le principali fonti del filtro che il team ha utilizzato per stimare lo stato del veicolo (Velocità, angolo di slittamento, accelerazioni X e Y e velocità di imbardata).
Questo stato è stato poi confrontato con uno stato desiderato per generare il comando di ciascun motore. L'Ellipse2-N è stato quindi un fattore molto decisivo nell'auto TUfast di grande successo del 2018 (1° posto nell'autocross nel Regno Unito, Germania e Spagna; 1° posto assoluto in Australia).
Analisi degli pneumatici
Le posizioni GPS sono state ampiamente utilizzate per l'analisi. Il team ha generato molte mappe per comprendere in modo più intuitivo tutti i fenomeni che influenzano le prestazioni di eb018. Un esempio molto illuminante è la mappa di tracciamento sottostante. Mostra un fattore di correzione interno nel nostro filtro di Kalman.
Grazie a questo, apprendiamo che il nostro modello di pneumatico sovrastima le forze longitudinali (blu/verde nei rettilinei) e ha una stima piuttosto buona delle forze laterali (arancione/giallo in curva).
Uso di Ellipse-N nell'auto del 2019
È stato un piacere lavorare con Ellipse e il suo software, che si sono dimostrati facili da configurare. La documentazione contiene tutto il necessario per iniziare e sviluppare l'interfaccia con il nostro sistema.
I dati forniti da Ellipse sono accurati e hanno mostrato in alcuni momenti un errore inferiore a 10 cm su percorsi di oltre 1 km. Siamo molto soddisfatti di questo prodotto, spiega Alexandre Kopp, responsabile della Vehicle Dynamics presso il team TUfast.
Su eb019, sfrutteremo ancora di più il potenziale di Ellipse2-N. Utilizzeremo 2 filtri di Kalman: uno per lo stato principale (come su eb018) e un secondo per filtrare i sensori e i dati forniti al modello fisico del filtro principale.
Il filtro principale sarà inoltre migliorato con una stima della posizione e della direzione. L'Ellipse2-N rimane quindi il sensore più importante della nostra auto per la stima dello stato. Il suo filtro di Kalman integrato sarà particolarmente utile su eb019 con stime accurate degli angoli di rollio, beccheggio e imbardata.
Questi tre sono necessari per i calcoli delle forze aerodinamiche.
Ellipse-N
Ellipse-N è un Sistema di Navigazione Inerziale (INS) RTK compatto e ad alte prestazioni con un ricevitore GNSS Dual band, Quad Constellations integrato. Fornisce rollio, beccheggio, prua e sollevamento, oltre a una posizione GNSS centrimetrica.
Il sensore Ellipse-N è più adatto per ambienti dinamici e condizioni GNSS difficili, ma può anche operare in applicazioni meno dinamiche con un orientamento magnetico.
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Ha delle domande?
Benvenuti nella nostra sezione FAQ! Qui troverete le risposte alle domande più comuni sulle applicazioni che presentiamo. Se non trovate quello che state cercando, non esitate a contattarci direttamente!
Cos'è GNSS rispetto a GPS?
GNSS sta per Global Navigation Satellite System e GPS per Global Positioning System. Questi termini sono spesso usati in modo intercambiabile, ma si riferiscono a concetti diversi all'interno dei sistemi di navigazione satellitare.
GNSS è un termine collettivo per tutti i sistemi di navigazione satellitare, mentre il GPS si riferisce specificamente al sistema statunitense. Include diversi sistemi che forniscono una copertura globale più completa, mentre il GPS è solo uno di questi sistemi.
Si ottiene una maggiore accuratezza e affidabilità con GNSS, integrando i dati provenienti da più sistemi, mentre il solo GPS potrebbe avere delle limitazioni a seconda della disponibilità dei satelliti e delle condizioni ambientali.
Qual è la differenza tra AHRS e INS?
La principale differenza tra un Attitude and Heading Reference System (AHRS) e un Inertial Navigation System (INS) risiede nella loro funzionalità e nella portata dei dati che forniscono.
AHRS fornisce informazioni sull'orientamento, in particolare, l'assetto (beccheggio, rollio) e l'heading (imbardata) di un veicolo o dispositivo. In genere utilizza una combinazione di sensori, tra cui giroscopi, accelerometri e magnetometri, per calcolare e stabilizzare l'orientamento. L'AHRS restituisce la posizione angolare su tre assi (beccheggio, rollio e imbardata), consentendo a un sistema di comprendere il proprio orientamento nello spazio. Viene spesso utilizzato in aviazione, UAV, robotica e sistemi marini per fornire dati accurati di assetto e heading, fondamentali per il controllo e la stabilizzazione del veicolo.
Un INS non solo fornisce dati di orientamento (come un AHRS) ma traccia anche la posizione, la velocità e l'accelerazione di un veicolo nel tempo. Utilizza sensori inerziali per stimare il movimento nello spazio 3D senza fare affidamento su riferimenti esterni come il GNSS. Combina i sensori presenti negli AHRS (giroscopi, accelerometri) ma può anche includere algoritmi più avanzati per il tracciamento di posizione e velocità, spesso integrandosi con dati esterni come il GNSS per una maggiore precisione.
In sintesi, l'AHRS si concentra sull'orientamento (assetto e prua), mentre l'INS fornisce una suite completa di dati di navigazione, inclusi posizione, velocità e orientamento.
Qual è la differenza tra IMU e INS?
La differenza tra un'Unità di Misura Inerziale (IMU) e un Sistema di Navigazione Inerziale (INS) risiede nella loro funzionalità e complessità.
Un'IMU (unità di misura inerziale) fornisce dati grezzi sull'accelerazione lineare e la velocità angolare del veicolo, misurate da accelerometri e giroscopi. Fornisce informazioni su rollio, beccheggio, imbardata e movimento, ma non calcola dati di posizione o navigazione. L'IMU è specificamente progettata per trasmettere dati essenziali su movimento e orientamento per l'elaborazione esterna al fine di determinare posizione o velocità.
D'altra parte, un INS (sistema di navigazione inerziale) combina i dati dell'IMU con algoritmi avanzati per calcolare la posizione, la velocità e l'orientamento di un veicolo nel tempo. Incorpora algoritmi di navigazione come il filtro di Kalman per la fusione e l'integrazione dei sensori. Un INS fornisce dati di navigazione in tempo reale, inclusi posizione, velocità e orientamento, senza fare affidamento su sistemi di posizionamento esterni come il GNSS.
Questo sistema di navigazione è tipicamente utilizzato in applicazioni che richiedono soluzioni di navigazione complete, in particolare in ambienti privi di GNSS, come UAV militari, navi e sottomarini.
L'INS accetta input da sensori di ausilio esterni?
I sistemi di navigazione inerziale della nostra azienda accettano input da sensori di ausilio esterni, come sensori di dati aerei, magnetometri, odometri, DVL e altri.
Questa integrazione rende l'INS altamente versatile e affidabile, specialmente in ambienti privi di GNSS.
Questi sensori esterni migliorano le prestazioni complessive e la precisione dell'INS fornendo dati complementari.
