Зсув положення

Повернутися до глосарію

Дрейф положення — це поступове зростання похибки положення в інерціальній навігаційній системі (INS), оскільки вона оцінює траєкторію транспортного засобу з часом. Система INS обчислює положення шляхом інтегрування вимірювань прискорень від інерціального вимірювального блока (IMU). Оскільки інтегрування підсилює похибки датчиків, навіть невеликі систематичні похибки вимірювань генерують зростаючу невизначеність навігації.

Датчик IMU вимірює питому силу та кутову швидкість за допомогою акселерометрів і гіроскопів. Навігаційний алгоритм перетворює ці вимірювання з системи координат датчика в навігаційну систему координат за допомогою оцінки просторового положення. Потім INS інтегрує прискорення для обчислення швидкості та інтегрує швидкість для обчислення положення:

$$p(t) = p_0 + \int_0^t v(\tau) d\tau$$

Оскільки для визначення положення потрібно провести подвійне інтегрування прискорення, навіть невеликі похибки призводять до значного зсуву. Наприклад, постійне зміщення акселерометра $b_a$​ призводить до похибки швидкості, яка лінійно зростає з часом:

$$\Delta v(t) = b_a t$$

Похибка положення, що виникає, зростає квадратично:

$$\Delta p(t)=\frac{1}{2}b_a t^2$$

Похибки гіроскопів також сприяють дрейфу положення. Невеликі похибки положення неправильно протулюють вектор гравітації в горизонтальну площину, створюючи помилкові прискорення, які з часом збільшують навігаційні похибки. Нестабільність зсуву датчика, густина шуму, похибки коефіцієнта масштабування, зміщення, зміни температури, вібрація та якість калібрування — все це впливає на зростання дрейфу.

Високопродуктивні тактичні IMU та IMU навігаційного класу зменшують ці ефекти за допомогою точного калібрування та розширеної компенсації похибок. Сучасні рішення INS додатково обмежують дрейф шляхом інтеграції інерціальних вимірювань з допоміжними джерелами, такими як GNSS, одометрія, доплерівський лаг швидкості (DVL) або візуальна навігація.

Удосконалені алгоритми оцінювання (наприклад, EKF) безперервно оцінюють похибки датчиків, покращуючи точність навігації та розширюючи можливості автономного позиціонування під час тривалих перебоїв у роботі GNSS.