空中テスト

エアボーン・ナビゲーションとは、飛行中の航空機の位置と航路を決定するために使用される技術とテクニックを指す。効果的なナビゲーションにより、航空機は安全かつ効率的に目的地に到着します。ここでは、エアボーン・ナビゲーションに関わる主なコンポーネントと方法を紹介する：慣性航法システム（INS）、全地球航法衛星システム（GNSS）などです。

SBG Systems革新的な社風があり、EllipseとQuanta Micro 性能を実環境で評価するための激しいフライトのアイデアが練られたとき、迷いはありませんでした。これらのテストを実現するためには時間とリソースが必要でしたが、その価値は十分にありました。

慣性航法システム（INS）は、空中航行アプリケーションに正確な位置と航法情報を提供する上で重要な役割を果たします。私たちは、その信頼性を評価するため、実環境でテストを行いました。

エアボーン・ナビゲーションにおける異例のテストキャンペーン

航空宇宙試験の実施に伴う複雑な実装（規制、狭いスペースなど）に加えて、これらの試験は、INSメーカーが実際の条件下で試験する機会がほとんどなかったある疑問に対する答えを与えてくれたという点で、特に例外的なものだった：

• 私たちの最初の目的は、アルゴリズムの継続的な改善に焦点を当て、テストデータベースを充実させることでした。多くのテストは一般的に「2D」環境（車やボートなど）で実施され、「3D」テストは比較的少ない。
• 航空宇宙用途の顧客は、機密事項であることが多いため、データを提供することはめったにない。
• 私たちが取り組もうとしたもうひとつの疑問は、大きな振動や4Gを超える加速度など、極端なダイナミクス下でのアルゴリズムのロバスト性の検証だった。
• さらに、これにより、方位の急激な変化や、航空機の完全な反転（逆さま飛行）により信号が大幅に遮断されるような、厳しいGNSS環境における機器の性能を評価することができました。

ジンバルロック効果

ピッチが90°に近づくと、ある種のナビゲーション・アルゴリズムにとって伝統的に困難となる「ジンバル・ロック」効果を引き起こすものもあります。私たちのアルゴリズムは、四元数を使ってこの問題を処理するように設計されていますが、このような条件下で問題になることはほとんどありません。

最後に、ロバスト性と機能性の側面に加えて、このような極端な条件下でも航行性能が維持できるかどうかを検証することを目的としました。

これらのテストは盲目的に行われたことは注目に値します。

安全上の理由から、ノートパソコンを機内に持ち込むことは不可能ではないにせよ、困難です。すべてのセンサーが関係しているため、飛行試験を開始する前にすべてを設定し、ダブルチェックする必要があった。

データロギングのために試験プラットフォームは完全に自律的でなければならず、準備と飛行の全期間にわたって十分な容量のバッテリーが必要だった。これらすべてを非常に狭い寸法に統合しなければならなかった。

セットアップとフライトプラン

INS装置の性能を総合的に評価するため、空中航行中に遭遇するさまざまなシナリオを想定した2回の飛行が予定されている：

• ダイナミックなマニューバーが少なく、水平飛行が続く典型的なフライト。
• 曲技飛行で、様々な方向と加速度でデバイスを刺激する。
• これにより、通常の条件でも厳しい条件でも、製品が指定されたレベルのリアルタイム性能を発揮することを確認することができた。

テストされたのは2つの製品：Ellipse-D Quanta Microである。後処理されたApogee-D （前方＋後方処理で密結合されたPPK）がこの評価の基準となった。SBG Systemsクルーよりもずっと良かった。

フライト1：典型的なフライトプロファイル

このフライトは、比較のためのベースラインを提供し、通常の飛行操作におけるINS装置の精度と安定性を評価するものである。

このフライトで収集されたデータは、より厳しい条件下での空中航行における性能を評価するためのベンチマークを確立するのに役立った。

フライトプランは、上昇、標準旋回と急旋回、浅いバンク、フーゴイド、加速と減速、ピッチアップとダウン......といった一連の数値で構成されている。

フライト2：曲技飛行

フライト2では、INS装置が極端な方向と加速度における能力をテストするために、一連の曲技飛行を行う。曲技飛行は、急速で激しい動きを特徴とし、空中航行におけるナビゲーションシステムに大きな課題をもたらします。

このような厳しい条件をシミュレートすることで、正確な測位が不可欠な実世界のシナリオにおけるINSデバイスの堅牢性と精度を評価することができる。

フライトプランは、上昇、標準旋回と急旋回、ハローバンク、フーゴイド、エルロンロール、バレルロール、4点ロール、イメルマン、Sターン、加速と減速、ピッチアップとダウン...といった一連の数値で構成されている。

テスト中のデバイス

評価のために選ばれた2つのINS装置はEllipse-D Quanta Microである。Ekinox MicroはQuanta Micro代理評価も行っている。

単位	ハードウェアコード	ハードウェア改訂	シリアル番号	ファームウェア
EUT#1	楕円-D-G4A3-B1	3.3.00	000043763	2.5.169-安定版
EUT#2	クアンタUSG	1.1.0.0	000042492	4.2.228ベータ
代理人による評価	エキノックス・マイクロ	0.1	000046860	5.0.1945-beta

正確なEkinox Microハードウェアはこのテストには含まれていませんが、それはQuanta Micro 頑丈なバージョンであり、まったく同じ動作をします。従って、このテストの結果はEkinox Microに完全に当てはまります。

参照ユニット

Apogee-DQinertia PPK（前方＋後方処理の密結合PPK）搭載のApogee-Dユニットがテストの基準となる。

テスト結果

最初のテスト：典型的なフライト

第2テスト：曲技飛行

シングルとデュアルアンテナ

以下のグラフは、Quanta Micro リアルタイム性能を、シングルアンテナ対最適とは言えないデュアルアンテナセットアップ（異なるタイプのアンテナを搭載）で示したものです。

飛行開始は、事前に高ダイナミックマヌーバを行うことなく、7分以上にわたって低ダイナミックの直線飛行です。



このような状況は、低ダイナミック条件下でも正確な測定が可能なデュアルアンテナセットアップの利点であることは明らかです。この最初の直線を誤差分析から除外すると、シングルアンテナ性能はデュアルアンテナ性能と同等であることがわかります。

結果分析

Ellipse-D 結果と仕様の比較

測定	目標値（実効値）	達成値、典型的なフライト（RMS）	達成値、アクロバット飛行（RMS）	標準的なフライトに基づくステータス
水平位置	1.2 m	0.574 m	0.647 m	OK
高度	1.5 m	1.012 m	1.050 m	OK
ロール	0.1°	0.041°	0.064°	OK
ピッチ	0.1°	0.041°	0.043°	OK
見出し	0.2°（ベースライン > 2 m）	0.147°	0.127°	OK

余談だが、テストに使用されたEllipse-D 、予想を上回る卓越した性能を発揮した。

当社のIMUはすべて指定された性能を満たしていますが、中にはそれを上回るものもあります。Ellipse-D 、そのような卓越した性能の一例として際立っており、「Best Ellipse Ever（史上最高の楕円）」という称号を得て、当社の棚で特別な位置を占めています。

Quanta Micro ／エクノックス・マイクロの結果と仕様の比較

測定	目標値（実効値）	達成値、典型的なフライト（RMS）	達成値、アクロバット飛行（RMS）	標準的なフライトに基づくステータス
水平位置	1.2 m	0.688 m	0.689 m	OK
高度	1.5 m	1.204 m	1.049 m	OK
ロール	0.03°	0.023°	0.049°	OK
ピッチ	0.03°	0.027°	0.036°	OK
見出し	0.1°	0.109°	0.146°	OK

結論

典型的な飛行テストでは、Ellipse-D Quanta Microの両方が使用された。 Quanta Micro/ Ekinoxマイクロは、リアルタイムのシングルポイント条件下で仕様を上回る性能を発揮しました。エアロバティック飛行試験でも、Ellipse-D Quanta Micro / Ekinox Microが卓越した性能を発揮し、誤差がなく、通常の飛行条件に適用される仕様値と密接に一致していることが明らかになりました。

。これらの試験は、SBGのINSがシングルポイント条件下での空中航行アプリケーションのための高信頼性と高精度のツールであることを強調しています。SBGのINSは、常に卓越した性能を発揮し、困難なシナリオでも信頼性を確保します。