主页 案例分析 大学生方程式无人驾驶团队选择 Ellipse-N

大学生无人驾驶方程式 – Chalmers 车队

Chalmers University of Technology 为其无人驾驶汽车配备了 Ellipse-N INS GNSS。

“我们对传感器的性能和稳健性非常满意。” | Emil R., Chalmers Formula Student Driverless 工程经理

INS车辆
查尔姆斯电动方程式赛车

无人驾驶方程式赛车比赛包括几个不同的挑战:制动、加速、防滑测试和赛道驾驶。

查尔姆斯理工大学是一所瑞典大学,专注于技术研究和教育,参加了 2018 年的版本。

查尔姆斯团队
查尔姆斯团队

Chalmers 团队为其无人驾驶汽车配备了 Ellipse-N,这是一款带有嵌入式 GNSS 接收器的微型惯性导航系统。

我们对传感器的性能和稳健性非常满意。在我们进行的数百小时的测试中,传感器没有任何明显的错误。

我们没有遇到惯性传感器漂移的情况,尤其对出色的偏航率估计印象深刻。该GNSS 系统也非常强大和稳定,我们从未遇到过 GNSS 覆盖不足的问题,并且始终有大量的卫星。

通过使用提供的 C 语言库,Ellipse-N 非常容易集成到我们自己的软件框架中。 我们的框架使用托管在 Docker 容器中的微服务,其中来自传感器的数据由一个微服务读取。

这意味着微服务可以自动无缝地构建非常重要。 通过提供的库,可以轻松地将必要的代码包含到 Docker 镜像中,并将其与我们自己的代码(连接库)一起构建。

如果只提供了一个二进制文件,那么我们将不得不自己读取和解析原始传感器数据,因此该库对我们的案例非常有用。 提供的示例和文档使我们可以非常轻松地使用该库并将 Ellipse-N 连接到我们需要的微服务中。

如果像 Ellipse-N 这样的单天线惯性导航系统 (INS) 提供非常精确的姿态和导航数据,那么像 Ellipse-D 这样的双天线 INS 即使在静态位置也能实现更快的初始化。

查尔姆斯与 SBG 合作
查尔姆斯与 SBG 合作

选择 INS 时应考虑这些功能。查找有关“如何选择最佳航向精度方法”的更多信息。

“我们没有遇到任何惯性传感器漂移,并且我们对出色的偏航率估计印象深刻。” | Emil R., 工程经理

查尔姆斯电动方程式赛车
查尔姆斯无人驾驶汽车
0.0 5 °
横滚和俯仰 (RTK)
0. 2 °
航向精度(RTK高动态)
1 cm
RTK GNSS 定位
47
INS 总重量

Ellipse-N

Ellipse-N 是一款紧凑型高性能 RTK 惯性导航系统 (INS),集成了双频、四星座 GNSS 接收器。它提供横滚、纵倾、航向和升沉数据,以及厘米级的 GNSS 位置。

Ellipse-N 传感器最适合动态环境和恶劣的 GNSS 条件,但也可以在具有磁航向的较低动态应用中运行。

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Ellipse N INS Unit Checkmedia

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什么是 GNSS 与 GPS?

GNSS 代表全球导航卫星系统,GPS 代表 全球定位系统。这些术语经常互换使用,但它们在基于卫星的导航系统中指的是不同的概念。

GNSS 是所有卫星导航系统的统称,而 GPS 则特指美国的系统。GNSS 包含多个系统,提供更全面的全球覆盖,而 GPS 只是这些系统中的一个。

通过集成来自多个系统的数据,您可以通过 GNSS 获得更高的精度和可靠性,而仅使用 GPS 可能会受到卫星可用性和环境条件的限制。

AHRS 和 INS 之间有什么区别?

姿态和航向参考系统 (AHRS) 与惯性导航系统 (INS) 之间的主要区别在于它们的功能和提供的数据范围。

 

AHRS 提供方向信息,特别是车辆或设备的姿态(俯仰、横滚)和航向(偏航)。它通常使用陀螺仪、加速度计和磁力计等传感器的组合来计算和稳定方向。AHRS 输出三个轴(俯仰、横滚和偏航)中的角位置,使系统能够了解其在空间中的方向。它通常用于航空、无人机、机器人和船舶系统中,以提供准确的姿态和航向数据,这对于车辆控制和稳定至关重要。

 

INS 不仅提供方向数据(如 AHRS),还跟踪车辆随时间推移的位置、速度和加速度。它使用惯性传感器来估计 3D 空间中的运动,而无需依赖 GNSS 等外部参考。它结合了 AHRS 中的传感器(陀螺仪、加速度计),但也可能包括更高级的位置和速度跟踪算法,通常与 GNSS 等外部数据集成以提高精度。

 

总而言之,AHRS 侧重于方向(姿态和航向),而 INS 提供全套导航数据,包括位置、速度和方向。

IMU 和 INS 之间有什么区别?

惯性测量单元 (IMU) 与惯性导航系统 (INS) 之间的区别在于它们的功能和复杂性。
IMU(惯性测量单元)提供由加速度计和陀螺仪测量的车辆线加速度和角速度原始数据。它提供横摇、纵倾、偏航和运动信息,但不计算位置或导航数据。IMU 专门设计用于传输关于运动和姿态的关键数据,供外部处理以确定位置或速度。
另一方面,INS(惯性导航系统)将 IMU 数据与先进算法结合,以计算车辆随时间变化的位置、速度和姿态。它集成了卡尔曼滤波等导航算法,用于传感器融合和集成。INS 提供实时导航数据,包括位置、速度和姿态,无需依赖 GNSS 等外部定位系统。
这种导航系统通常用于需要全面导航解决方案的应用中,特别是在 GNSS 拒止环境中,例如 军用无人机、船舶和潜艇。

INS 是否接受来自外部辅助传感器的输入?

我们公司的惯性导航系统接受来自外部辅助传感器(如空速传感器、磁力计、里程计、DVL等)的输入。

这种集成使 INS 具有高度的通用性和可靠性,尤其是在 GNSS 受限的环境中。

这些外部传感器通过提供补充数据来增强 INS 的整体性能和精度。