Компенсація руху та визначення положення — це здатність системи, яка зазвичай включає датчики або пристрої, коригувати або компенсувати рух з метою збереження точної інформації про положення. Така компенсація забезпечує надійність і стабільність даних про положення та орієнтацію, незважаючи на зовнішні рухи чи перешкоди.
Компенсація руху та визначення положення: вибір відповідного інерційного датчика
Океанографія відіграє вирішальну роль у контексті сучасних екологічних викликів, таких як зміна клімату, забруднення та екологічні проблеми. Океанографи покладаються на технології, що стрімко розвиваються, для підвищення ефективності, що є надзвичайно важливим для розуміння та вирішення цих викликів.
Вже понад 15 років ми виробляємо інерційні навігаційні системи для морської галузі. Ми розповімо, що таке інерційні навігаційні системи та як їх використовують. Крім того, ми висвітлимо ключові параметри, які мають вирішальне значення для вибору MRU GNSS компенсації руху та точного відстеження положення океанографічних приладів.
Ваш надійний помічник для точних вимірювань руху та навігації
Інерційна навігаційна система, також відома як INS, — це навігаційний пристрій, що визначає roll, pitch, heading, положення, швидкість та heave. Вона складається з різних елементів: інерційного вимірювального блоку (IMU), який є серцевиною INS, мікропроцесора таGNSS .
IMU 3 акселерометри, 3 гіроскопи та, залежно від heading , 3 магнітометри. Він вимірює кути Ейлера по 3 осях шляхом обертання для визначення pitch, roll та рискання. Мікропроцесор використовує вдосконалений вбудований розширений фільтр Калмана (EKF) для об'єднання в режимі реального часу інерційних даних з GNSS heading положення, швидкість або heading GNSS. Крім того, деякі INS надають дані вимірювання heave хвиль для всіх океанографічних завдань і місій.
Океанографи використовують багато різних приладів для вимірювання різних елементів, таких як параметри навколишнього середовища (наприклад, солоність), седиментологія або течія. Сюди входять інерційні навігаційні системи, які компенсують рух приладів або платформи.
Їх можна встановлювати на різних типах платформ, таких як буї, судна, надводні або підводні системи (USV, ROV або AUV), що робить розмір, енергоспоживання та корпус визначальними факторами при виборі рішення, але не тільки. Нижче наведено 5 корисних порад, на які слід звернути увагу при виборі інерційного датчика.
1 – Як перевірити надійність та відтворюваність даних?
Оскільки інерційні датчики вбудовуються в платформи, які можуть перебувати в морі місяцями, надійність датчиків має вирішальне значення. Саме тому всі MRU INS SBG Systems INS індивідуальну високоточну процедуру калібрування з використанням багатоосьових поворотних столів та температурних камер.
Кожен датчик проходить ретельне калібрування в діапазоні температур від -40 °C до 85 °C і постачається з докладним протоколом калібрування. Це важливий етап у виробництві, оскільки він гарантує, що система буде підтримувати оптимальну стабільну роботу та безперервно надавати точні дані в будь-яких умовах навколишнього середовища, навіть у найсуворіших.
У компанії SBG спеціальний внутрішній процес кваліфікації гарантує однаковий рівень продуктивності протягом усього терміну експлуатації без значного відхилення. Після калібрування інерційні датчики проходять суворий процес відбору, під час якого відбраковуються всі датчики, що не відповідають технічним вимогам, щоб фахівці могли розраховувати на стабільні вимірювання під час виконання своїх завдань.
2 – Вимірювання хвильового руху: вибір датчика залежно від стану моря
Хоча мініатюрний інерційний датчик SBG під назвою Ellipse вимірювання heave з точністю до 5 см у режимі реального часу heave автоматично адаптується до періоду хвилі, це працює лише для хвиль з певним періодом. Щоб забезпечити можливість виконання завдань у умовах хвиль з більшою частотою або більш складною структурою, продукти SBG вищого класу оснащені heave затримки heave heave , що дозволяє отримувати heave до 2 см, обчислені в режимі реального часу, але з невеликою затримкою.
3 – GNSS з підтримкою декількох супутникових систем та поправки
Нові GNSS початкового рівня тепер підтримують системи GPS, ГЛОНАСС, Бейду та Галілео, що покращує доступність супутників у районах зі слабким покриттям. Якщо метрична точність позиціонування недостатня для дослідження, висококласні системи забезпечують точність до 5 см у режимі реального часу завдяки PPP-корекціям.
Ця технологія постійно розвивається, пропонуючи більш доступні та прості рішення. RTK, що забезпечує точність до сантиметра, залишається найточнішим рішенням для позиціонування поблизу узбережжя. Якщо дані не потрібні в режимі реального часу, можна досягти ще вищої точності за допомогою програмного забезпечення для постобробки.
4 – Яке рішення щодо курсу слід обрати в умовах низької динаміки або під час виконання завдання поблизу полюса?
З нашого досвіду, більшість океанографічних застосувань підкреслюють важливість використання INS з двома антенами INS тобто такої, що використовує дві антени на одномуGNSS ).
Дійсно, такий інерційний датчик використовує двіGNSS для визначення координат, швидкості та істинного heading , які залишаються точними навіть у стані спокою або при дуже низькій динаміці, на відміну від GPS з однією антеною. Він також забезпечує справжній heading будь-якій ситуації, не піддаючись впливу магнітних перешкод або обертання Землі, на відміну від магнітометра та гірокомпаса. Це надзвичайно важлива функція, особливо для сучасних досліджень та місій у полярних регіонах.
Компанія SBG нещодавно випустила Ellipse 3-го покоління — 17-грамовий двочастотнийINS двома антенами та висококласними функціональними можливостями, що робить його ідеальним рішенням для океанографії.
5 – Проста інтеграція та технічна підтримка
Ви можете легко інтегрувати інерційні датчики в будь-який морський проект. Це можливо завдяки їх сумісності з численним галузевим програмним забезпеченням та протоколами (понад 90 різних повідомлень у SBG). Також надаються драйвери ROS для легкої інтеграції на автономних платформах.
Обираючи датчик, звертайте увагу не лише на технічні характеристики, а й на підтримку компанії під час та після інтеграції.
Швидкість реагування та адекватність підтримки є запорукою успіху проекту. Інерційне зондування та навігація — це дисципліна, яка враховує безліч параметрів. Опанування деяких основ під час навчання також може стати вирішальним фактором у прискоренні розробки проєкту.
Ми побачили, як нові мініатюрні датчики, такі як Ellipse більшості океанографічних застосувань. ВисококласніGNSS різні прилади на повністю обладнаних суднах, що інтегрують прилади різних класів.
Navsight від SBG Systems
SBG Systems Navsight рішення Navsight , що включає інерційний вимірювальний блок із точністюpitch від 0,02° до 0,007°.
Navsight — це надійний процесорний блок, що об’єднує функції інтелектуального аналізу даних, GNSS геодезичного класу, реєстратор даних та різноманітні можливості підключення.
Це сучасне рішення чудово підходить для цілих флотів суден, що використовуються в океанографії. Наприклад, їм потрібно було компенсувати такі прилади, як багатопроменеві ехолоти.
Для будь-якого типу застосування вибір інерційного датчика — це як вибір партнера для розробки вашого проєкту. Ми сподіваємося, що ці поради допоможуть вам успішно реалізувати ваші майбутні інтеграції.
Повна версія статті була опублікована в лютневому випуску журналу Marine Technology Reporter. «Компенсація руху та положення: роль та важливі характеристики, на які слід звернути увагу при виборі інерційного датчика»
