Об'єднання даних з датчиків
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), приймачів системи глобального навігаційного супутника ( GNSS ), магнітометрів, одометрів, глибиномірів (DVL), камер, LiDAR та інших допоміжних датчиків для безперервної оцінки положення, швидкості та орієнтації.
Кожен датчик має свої сильні сторони та обмеження. Гіроскопи та акселерометри на основі мікроелектромеханічних систем (MEMS) забезпечують високочастотні вимірювання руху з чудовою короткочасною стабільністю, але з часом накопичують похибку та дрейф через dead reckoning. Навпаки, GNSS забезпечує абсолютне положення та швидкість без довгострокового дрейфу, але страждає від блокування сигналу, багатопроменевого поширення, перешкод та обмеженої частоти оновлення. Інтеграція 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 вимірювання IMU . Він безперервно коригує накопичені похибки за допомогою зовнішніх спостережень. Цей підхід забезпечує точну та стабільну навігацію з плином часу. Інші реалізують оптимізацію факторних графів, фільтри частинок або алгоритми згладжування. Вибір алгоритму залежить від вимог застосування, обчислювальних ресурсів та складності системи.
Високоефективні системи злиття даних ( GNSS) /INS тісно інтегрують інерційні дані з вимірюваннями зовнішніх датчиків. Вони плавно переходять між режимом «доступності» ( GNSS ) та режимом «постійної роботи» (GNSS-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 використовується в оборонній, морській, геодезичній, робототехнічній та автомобільній галузях. Поєднуючи взаємодоповнюючі вимірювання датчиків, вона підвищує точність і надійність. Вона також покращує ситуаційну обізнаність у складних умовах. В результаті системи забезпечують надійне позиціонування навіть тоді, коли окремі датчики самостійно не можуть задовольнити вимоги до продуктивності.
