主页 案例分析 麦吉尔火星探测器集成 SBG 惯性导航系统

带有 Ellipse-N 的火星探测车 UGV

Mc Gills 半自动火星探测器集成了 SBG 微型 INS/GNSS,用于自主导航。

“该设备使我们能够在盲导超过 500 米后,将自己固定在距离最后一个航路点 20 厘米的位置,这在比赛中是从未实现过的。” | 麦吉尔机器人团队

INS车辆
火星探测车 Mc Gills Robotics

麦吉尔机器人团队设计的机器人参加了两项国际比赛,比赛要求每个团队从一个隐藏的控制中心操作他们的漫游车,在类似火星的沙漠环境中通过各种运行来完成复杂的任务。

这些任务包括穿越崎岖地形、将有效载荷运送到偏远地点、维修复杂的控制面板以及分析收集的土壤样本。

在每次运行期间,团队都需要以无线方式在超过 1 公里的范围内操作他们的漫游车,并持续依赖车载 IMU、GPS、摄像头和科学仪器提供的传感器反馈。

该团队在比赛期间获得了 SBG Systems 的 IG-500N,这证明对他们 ERC 的成功至关重要。此外,IG-500N 的精度使他们能够在盲导航任务中获得最高分。在此任务中,团队在不使用摄像头的情况下导航到复杂地形中的 GPS 坐标。

麦吉尔团队
麦吉尔团队。 | 来源:麦吉尔机器人

该设备使我们能够在超过500米的盲导后,将自己固定在距离最后一个航路点20厘米的位置,这在比赛中是前所未有的。

Mc Gills 有效地将随 IG-500N 分发的 sbgCom 库与 C++ 封装器集成到他们的软件架构中。

他们在类的构造函数中使用了初始化函数,并为线程安全操作实现了回调函数,以便在连续模式下保持从设备接收更新,而不会中断到系统其余部分的传输过程。然后将其用于创建 ROS 发布器。该库实现的质量和界面设计使整个过程非常用户友好且非常容易。

视频缩略图

“我们非常感谢 SBG Systems,如果没有 SBG Systems 的卓越帮助,我们在欧洲探测车挑战赛中取得的杰出成就无疑是不可能的。” | 麦吉尔机器人团队

火星探测车机器人 Ins
火星探测车机器人
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,集成了双频、四星座 GNSS 接收器。此外,它还提供横摇、纵倾、航向、升沉和厘米级 GNSS 定位。

Ellipse-N 传感器在动态环境和恶劣的 GNSS 条件下表现最佳。此外,它还可以在使用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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什么是有效载荷(payload)?

有效载荷是指车辆(无人机、船只 等)为实现其基本功能之外的预期目的而携带的任何设备、装置或材料。有效载荷与车辆运行所需的组件(如电机、电池和框架)是分开的。

有效载荷示例:

  • 相机:高分辨率相机、热成像相机……
  • 传感器:LiDAR、高光谱传感器、化学传感器等
  • 通信设备:无线电、信号中继器……
  • 科学仪器:气象传感器、空气采样器等
  • 其他专用设备

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。

IMU 和 INS 之间有什么区别?

惯性测量单元 (IMU) 和惯性导航系统 (INS) 之间的区别在于它们的功能和复杂性。
IMU(惯性测量单元)提供有关车辆线性加速度和角速度的原始数据,这些数据由加速度计和陀螺仪测量。它提供有关横滚、俯仰、偏航和运动的信息,但不计算位置或导航数据。IMU 专门设计用于中继有关运动和方向的基本数据,以进行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 数据与高级算法相结合,以计算车辆随时间推移的位置、速度和方向。它结合了导航算法,如卡尔曼滤波,用于传感器融合和集成。INS 提供实时导航数据,包括位置、速度和方向,而无需依赖 GNSS 等外部定位系统。
该导航系统通常用于需要全面导航解决方案的应用中,尤其是在 GNSS 受限的环境中,例如军用 UAV、船舶和潜艇。