Об'єднання даних з датчиків

Повернутися до глосарію

Фузія датчиків — це процес об’єднання вимірювань, отриманих від декількох різнотипних датчиків, з метою оцінки стану системи з більшою точністю, надійністю та стійкістю, ніж це може забезпечити будь-який окремий датчик. В інерційній навігації фузія датчиків об’єднує дані від інерційних вимірювальних блоків (IMU), GNSS , магнітометрів, одометрів, цифрових лінійних вимірювачів (DVL), камер, LiDAR та інших допоміжних датчиків для безперервної оцінки положення, швидкості та орієнтації.

Кожен датчик має свої переваги та обмеження. Гіроскопи та акселерометри на основі MEMS забезпечують високочастотні вимірювання руху з чудовою короткочасною стабільністю, але з часом накопичують похибку та дрейф через dead reckoning. Навпаки, GNSS абсолютне положення та швидкість без довгострокового дрейфу, але страждає від блокування сигналу, багатопроменевого поширення, перешкод та обмеженої частоти оновлення. Фузія датчиків використовує ці взаємодоповнюючі характеристики для отримання рішення, яке залишається точним у динамічних та суворих умовах.

Сучасні алгоритми сенсорної фузії в основному базуються на методах байєсівської оцінки. Розширений фільтр Калмана (EKF) є галузевим стандартом для нелінійних навігаційних систем. EKF поширює інерційне рішення, використовуючи високочастотні IMU . Він безперервно коригує накопичені похибки за допомогою зовнішніх спостережень. Цей підхід забезпечує точну та стабільну навігацію з плином часу. Інші алгоритми використовують оптимізацію факторних графів, фільтри частинок або алгоритми згладжування. Вибір алгоритму залежить від вимог застосування, обчислювальних ресурсів та складності системи.

ВисокопродуктивніINS інтегрують інерційні дані з вимірюваннями зовнішніх датчиків. Вони плавно переходять від GNSS до denied . Навігаційний фільтр оцінює стан платформи в режимі реального часу. Він також оцінює похибки датчиків, коефіцієнти масштабування та інші стохастичні джерела похибок. Ці корекції значно покращують довгострокову точність, стабільність та цілісність системи.

Фузія датчиків підтримує застосування в аерокосмічній, оборонній, морській галузях, геодезії, робототехніці та автомобілебудуванні. Завдяки поєднанню взаємодоповнюючих вимірювань датчиків вона підвищує точність і надійність. Вона також покращує ситуаційну обізнаність у складних умовах. В результаті системи забезпечують надійне позиціонування, коли окремі датчики самостійно не можуть задовольнити вимоги до продуктивності.