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使用我们的 INS 驶向可持续发展的未来

了解来自 EPFL 的充满活力的学生协会与 SBG Systems 如何同舟共济,驶向可持续发展的未来。

“每次启动船只时,Ellipse-N 都是我们可以 100% 信任的元件之一。它是我们导航控制软件的核心,如果没有它,我们的船将变成瞎子” | Jules Bervillé,电子软件部门负责人

INS车辆
配备 Ellipse N 的瑞士太阳能船

洛桑联邦理工学院(EPFL)是一所瑞士顶尖大学,其充满活力的学生社团正在可再生能源领域掀起波澜。他们的使命是变革海上交通,致力于打造由可再生能源驱动的水翼船,驶向绿色未来。

他们已经成功建造了一艘太阳能船,目前正在研发混合动力太阳/氢能船。他们的第一艘船是为了参加摩纳哥能源船挑战赛(Monaco Energy Boat Challenge)的太阳能级比赛而建造的。他们参加了 2021 年和 2022 年的比赛,并取得了令人瞩目的成绩。
现在,他们将目光投向了 Sealab 级别,推出了一款由氢能和太阳能共同驱动的新船。

使用 SBG Systems INS 的可再生帆船
使用 SBG Systems INS 的可再生能源船。| 来源:瑞士太阳能船

事实证明,Ellipse-N 是他们需求的理想选择。凭借其先进的 IMU 功能,它提供了准确的姿态和运动测量。将 Ellipse-N 集成到他们的飞行控制软件中,成为了他们船只导航系统的基石,确保了精确的控制和稳定性。

在谈到 Ellipse-N 时,电子软件部门负责人 Jules Bervillé 表示:“Ellipse-N 是每次启动船只时我们都可以 100% 信任的元件之一。它是我们的飞行控制软件的核心,如果没有它,我们的船将变成瞎子。”

该团队对可持续发展的热情和对创新的承诺所驱动,设想了一个他们的船只在可再生海洋运输中发挥领导作用的未来。他们的下一个目标是扩大努力,将氢能源整合到更大、更快的船只中。

EPFL 学生团体和 SBG Systems 之间的合作表明,共同努力如何将新想法变为现实。 他们对卓越和可持续发展的共同承诺证明,即使是小型船只也能对未来的海洋产生重大影响。

INS Ellipse N 和瑞士太阳能船航行
INS Ellipse N 和瑞士太阳能电池板船航行
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 g
INS 总重量

Ellipse-N

Ellipse-N 是一款紧凑、高性能的 RTK 惯性导航系统 (INS),集成有双频、四星座 GNSS 接收器。它提供横滚、俯仰、航向、升沉以及厘米级 GNSS 位置。

Ellipse-N 传感器最适合动态环境和恶劣的 GNSS 条件,但也通过磁航向在较低动态应用中运行。

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什么是波浪测量传感器?

波浪测量传感器是了解海洋动力学以及提高海洋作业安全性和效率的基本工具。通过提供关于波浪状况准确且及时的信息,它们有助于为从航运和导航到环境保护等各个领域的决策提供参考。波浪浮标是配备传感器的漂浮设备,用于测量波高、周期和方向等波浪参数。

它们通常使用加速度计或陀螺仪来检测波浪运动(例如波浪周期),并且可以将实时数据传输到岸基设施进行分析。

什么是水深测量?

测深是对水下地形的深度和形状进行研究和测量的学科,主要侧重于绘制海底和其他水下地貌。它是水下地形的等效物,提供了对海洋、湖泊和河流的水下特征的详细了解。测深在各种应用中起着至关重要的作用,包括导航、海洋建设、资源勘探和环境研究。

现代测深技术依赖于声纳系统,例如单波束和多波束回声测深仪,它们利用声波来测量水深。这些设备向海底发送声脉冲并记录回波返回所需的时间,根据声速在水中的传播计算深度。特别是多波束回声测深仪,允许一次性绘制大片海底区域,从而提供高度详细且准确的海底表征。通常,会将 RTK + INS 解决方案结合使用,以创建精确定位的海底 3D 测深表征。

水深测量数据对于绘制航海图至关重要,航海图通过识别潜在的水下危险(如暗礁、沉船和沙洲)来帮助船舶安全航行。它在科学研究中也起着至关重要的作用,帮助研究人员了解水下地质特征、洋流和海洋生态系统。

浮标有什么用途?

浮标是一种主要用于海事和水上环境的漂浮装置,具有几个关键用途。浮标通常放置在特定位置,以标明水域中的安全航道、水道或危险区域。它们引导船舶和舰艇,帮助其避开暗礁、浅滩或沉船等危险点。

它们被用作船只的锚定点。系泊浮标允许船只系泊,而无需抛锚,这在不适合抛锚或会破坏环境的区域尤其有用。

仪器化浮标配备了用于测量温度、波高、风速和大气压力等环境条件的传感器。这些浮标为天气预报、气候研究和海洋学研究提供了宝贵的数据。

一些浮标充当收集和传输来自水面或海底的实时数据的平台,通常用于科学研究、环境监测和军事应用。

在商业捕鱼中,浮标标记陷阱或渔网的位置。 它们还有助于水产养殖,标记水下养殖场的位置。

浮标还可以标明指定区域,如禁锚区、禁渔区或游泳区,从而帮助执行水上规章制度。

在所有情况下,浮标对于确保安全、促进海洋活动和支持科学研究都至关重要。

什么是浮力?

浮力是流体(如水或空气)对浸没在其中的物体的重量所施加的力。如果物体的密度小于流体的密度,它允许物体漂浮或上升到表面。浮力产生的原因是作用在物体浸没部分上的压力差异——在较低深度施加的压力较大,从而产生向上的力。

浮力原理通过阿基米德原理进行描述,该原理指出,物体受到的向上浮力等于该物体排开的流体的重量。如果浮力大于物体的重量,它就会漂浮;如果小于物体的重量,物体就会下沉。浮力在许多领域都至关重要,从海洋工程(设计船舶和潜艇)到诸如浮标等漂浮设备的 funcionalidad(功能)。

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。它提供横滚、俯仰、偏航和运动相关的信息,但不计算位置或导航数据。IMU 专门设计用于传输有关运动和方位的基本数据,以便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 数据与先进的算法相结合,随时间推移计算出车辆的位置、速度和方位。它结合了诸如用于传感器融合和集成的卡尔曼滤波等导航算法。INS 提供实时的导航数据,包括位置、速度和方位,而无需依赖 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,尤其是在没有 GNSS 信号的环境中,例如军用无人机、船舶和潜艇。