Sygnały GNSS stanowią fundament nowoczesnej nawigacji powietrznej – jednak w obliczu rosnącego ryzyka zagłuszania i spoofingu poleganie wyłącznie na GNSS nie jest już bezpieczne. Kluczowe pytanie w branży nawigacyjnej nie dotyczy już tego, jak dobrze system radzi sobie z RTK lub w trudnych warunkach miejskich, lecz: jak daleko można lecieć – i z jaką dokładnością – gdy GNSS jest niedostępny?
Odpowiedź na to pytanie wymaga znacznie więcej niż tylko pojedynczego testu. Wymaga powtarzalnych, kontrolowanych i statystycznie miarodajnych ocen.
Przedstawienie raportu z testów wydajnościowych Systemu Nawigacji Inercyjnej (INS) w warunkach braku sygnału GNSS to nie kwestia wygenerowania ładnego wykresu czy pojedynczej imponującej liczby, często wyrażanej jako „procent przebytej odległości”. Chodzi o wykazanie rzeczywistej wydajności w realnych scenariuszach – w takich samych warunkach, z jakimi nasi klienci mierzą się w terenie. Dlatego w SBG Systems zdecydowaliśmy się stworzyć raport z nawigacji zliczeniowej (Dead Reckoning) o charakterze kwalifikacyjnym dla lotnictwa, zamiast prostego demo opartego na „wyrywkowo dobranych” danych.
Wyniki przedstawione w naszym raporcie opierają się na krótkim, ale miarodajnym zbiorze danych statystycznych. Przeanalizowaliśmy wiele przerw w sygnatu i wyprowadziliśmy statystyki, aby zapewnić reprezentatywny obraz rzeczywistej wydajności. Najlepszy możliwy wynik może zdarzyć się raz na trzy próby – albo raz na dziesięć tysięcy. Publikowanie wyłącznie takiego wyniku byłoby po prostu wprowadzeniem w błąd.
Ten krótki artykuł wyjaśnia, dlaczego to podejście ma znaczenie i na co należy zwracać uwagę podczas interpretacji raportu z testów w warunkach braku GNSS. Celem jest ułatwienie podjęcia świadomych decyzji przy wyborze odpowiedniego rozwiązania dla Twojej aplikacji.
Dlaczego nie pokazać tylko jednej przerwy w dostępie do GNSS, tak jak wszyscy inni
W rzeczywistości nawigacja bezzałogowych statków powietrznych (UAV) w warunkach braku sygnału GNSS z wspomaganiem danymi aerodynamicznymi nie jest prostą sprawą. Warunki środowiskowe mają ogromne znaczenie.
Oto kilka powodów, dlaczego poleganie na jednym idealnym zaniku sygnału daje mylący obraz:
Stabilny przepływ powietrza = najlepszy przypadek: Gdy przepływ powietrza wokół statku powietrznego jest stabilny, środowisko dynamiczne jest łagodne, a system INS zachowuje się lepiej. Nie odzwierciedla to jednak wszystkich misji.
Brak wibracji = najlepszy przypadek: Wibracje pogarszają stabilność czujników bezwładnościowych i estymację obciążeń. Lot o niskim poziomie wibracji lub dobrze tłumiony system są znacznie łatwiejsze.
Pętle i zakręty naturalnie ukrywają znos kursu: Zakręty kompensują znos kursu i sztucznie poprawiają błąd pozycji. Sprawia to również, że wyniki wyglądają świetnie. Imponujące, jasne… ale wydajność w locie prostoliniowym pozostaje nieznana. Przyspieszenia i obroty pomagają estymować błędy. W misji w linii prostej system INS ma trudniejsze zadanie – ale to właśnie tam wydajność ma znaczenie dla wielu klientów i to różni poszczególne systemy INS.
Temperatura ma znaczenie – i to ogromne: Zmiany temperatury modyfikują błędy czujników, współczynniki skalowania i charakterystykę szumów. W kontrolowanych lub stałych warunkach temperaturowych system INS działa w swojej strefie komfortu, dając zbytnio optymistyczny obraz. Jednak rzeczywiste misje obejmują: gwałtowne zmiany temperatury (start na wysokość), zimne, rozrzedzone powietrze na dużej wysokości oraz gorące środowiska w pobliżu silników.
Co otrzymujesz, gdy wszystkie warunki są spełnione?
Gdy wszystkie warunki w końcu idealnie się zgrają – perfekcyjnie stłumione wibracje, płynny przepływ powietrza, stabilna temperatura – system INS daje z siebie absolutnie wszystko. To taki rodzaj wydajności, który sprawia, że inżynierowie drapią się po głowach, zastanawiając się, jak to powtórzyć… i wywołuje szeroki uśmiech na twarzach naszych klientów: Ellipse ze swoim przemysłowym modułem IMU zachowuje się jak system INS klasy taktycznej, wykazując dryf wynoszący zaledwie 0,56% przebytej odległości – czyli około 30 m na 5 km. Ekinox Micro podnosi poprzeczkę, ograniczając dryf do 0,13% DT, czyli do około 7,2 m. A Apogee? Ledwo przemieszcza się o 2 m na tym samym dystansie 5 km.
Jak zinterpretować raport z testów w warunkach braku sygnału GNSS?
Oceniając wydajność nawigacji zliczeniowej, nie zaczynaj od ostatecznych wartości błędów, lecz od trajektorii.
Oto uporządkowany, 6-etapowy przewodnik, który warto zastosować:
1 – Najpierw sprawdź trajektorię
Geometria lotu określa, czy test jest wymagający, czy sztucznie łatwy. W wielu „testach marketingowych” stosuje się: krótkie pętle, wzór toru wyścigowego lub powtarzane segmenty zawracania. Takie trajektorie kompensują błędy bezwładnościowe i sprawiają, że wydajność wydaje się nierealistycznie dobra.
2 – Sprawdź liczbę zaników sygnału
Pojedynczy zanik sygnału to tylko jedna próba. Może wyglądać świetnie – lub fatalnie – czysty przypadek.
3 – Spójrz na czas trwania zaniku sygnału, a nie tylko na przebytą odległość i prędkość
Raport, który pokazuje jedynie zaniki trwające 10–20 sekund, nic nie mówi o tym, jak system INS zachowuje się podczas dłuższego braku sygnału GNSS.
4 – Przeanalizuj sposób prezentacji błędu
Niektóre specyfikacje przedstawiają jedynie średni błąd, co może być mylące i nie odzwierciedlać prawdziwej wydajności w warunkach rzeczywistych. Bardziej miarodajne oceny zazwyczaj skupiają się na błędzie na końcu zaniku sygnału, który odzwierciedla rzeczywisty znos skumulowany podczas awarii GNSS lub w środowisku bez sygnału. Ważne jest również sprawdzenie, czy błąd jest wyrażony dla każdej osi oraz czy stosuje się miarę RMS lub inną miarę statystyczną. Idealnie, gdyby udostępniano pełną ewolucję błędu w czasie, co daje pełny obraz zachowania systemu w całym okresie zaniku sygnału, zamiast polegać na jednej podsumowanej wartości.
5 – Zwróć uwagę na warunki środowiskowe (rzadko poruszane, ale kluczowe)
Wydajność systemu INS jest wrażliwa na rzeczywiste zakłócenia: wibracje, gradienty temperatur, zniekształcenia przepływu powietrza oraz zmieniające się warunki magnetyczne (w systemach wspomaganych magnetometrem).
6 – Sprawdź kształt krzywej błędu INS. Powinna wykazywać liniowy lub wykładniczy wzrost – a nie zachowanie sinusoidalne.
Żółta i niebieska krzywa reprezentują normalny dryf INS, gdy platforma porusza się po linii prostej bez sygnału GNSS. Błąd stale rośnie w czasie, liniowo lub wykładniczo, co jest zjawiskiem oczekiwanym. W przeciwieństwie do nich, zielona krzywa (jej kształt) nie odzwierciedla typowego dryfu INS. Błąd, który początkowo rośnie (liniowo lub wykładniczo), a następnie tworzy „wypukłość” i zaczyna maleć, wskazuje, że trajektoria nie jest prosta.
Wzorzec ten ujawnia, że wystąpił skręt lub zmiana kierunku, co powoduje, że błąd częściowo się znosi zamiast rosnąć monotonicznie.
W jaki sposób budujemy zaufanie naszych klientów?
Przejrzystość stanowi podstawę naszego podejścia. Budujemy zaufanie naszych klientów poprzez rygorystyczne testy i rzetelne raportowanie wyników. Zamiast prezentować idealne scenariusze, sprawdzamy nasze rozwiązania w realistycznych, wymagających warunkach i udostępniamy wyniki reprezentatywne pod względem statystycznym — a co najważniejsze, udostępniamy te wyniki bezpośrednio naszym klientom. Dzięki temu nasi klienci mogą podejmować decyzje w oparciu o to, co naprawdę dzieje się w praktyce, a nie o to, co sprawdza się wyłącznie w idealnych warunkach.
Uzyskaj dostęp do pełnego raportu z testów w warunkach lotu