Зсув положення

Повернутися до глосарію

Зсув положення — це поступове зростання похибки визначення положення в інерційній навігаційній системі (INS) під час оцінки траєкторії руху транспортного засобу з плином часу. INS положення шляхом інтегрування вимірювань прискорення, отриманих від інерційного вимірювального блоку (IMU). Оскільки інтегрування підсилює похибки датчиків, навіть незначні відхилення вимірювань призводять до зростання невизначеності навігації.

IMU питому силу та кутову швидкість за допомогою акселерометрів і гіроскопів. Навігаційний алгоритм перетворює ці вимірювання з системи відліку датчика в навігаційну систему відліку за допомогою оцінки орієнтації. 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 гіроскопа також сприяють дрейфу положення. Незначні похибки орієнтації призводять до неправильного проектування вектора гравітації на горизонтальну площину, що генерує помилкові прискорення, які з часом збільшують похибки навігації. На зростання дрейфу впливають нестабільність зміщення датчиків, щільність шуму, похибки коефіцієнта масштабування, розбіжність орієнтації, зміни температури, вібрація та якість калібрування.

Високоефективні тактичні та навігаційні інерційні вимірювальні блоки (IMU) зменшують ці ефекти завдяки точному калібруванню та вдосконаленому компенсуванню похибок. Сучасні INS додатково обмежують дрейф шляхом інтеграції інерційних вимірювань з допоміжними джерелами, такими як GNSS, одометрія, доплерівський лог швидкості (DVL) або візуальна навігація.

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