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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和 SBG Systems 如何同舟共济,驶向可持续发展的未来。

“每次我们启动船时,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,没有它,我们的船就会失明”。 | Jules Bervillé,电子软件部门主管

INS车辆
配备 Ellipse N 的瑞士太阳能船

来自瑞士著名大学École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) 的一个充满活力的学生协会正在可再生能源领域掀起波澜。为了改变海上运输,他们的使命是建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,现在正在建造一艘太阳能/氢混合动力船。他们的第一艘船是为了参加摩纳哥能源船挑战赛的太阳能级别比赛而建造的。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 Class,推出了一艘由氢能和太阳能驱动的新船。

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 非常适合他们的需求。 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,成为他们船只导航系统的基础,确保了精确的控制和稳定性。

在评论 Ellipse-N 时,电子软件部门主管 Jules Bervillé 不得不这样说: “每次我们启动船时,Ellipse N 都是我们可以 100% 信任的元件之一。 它是我们飞行控制软件的核心,没有它,我们的船就会失明。”

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
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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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上作业安全性和效率的重要工具。通过提供关于波浪状况的准确和及时的数据,它们有助于为航运和导航到环境保护等各个部门的决策提供信息。 波浪浮标是配备传感器的漂浮设备,用于测量波浪参数,如高度、周期和方向。

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以进行分析。

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,它们使用声波来测量水深。这些设备向海底发送声波脉冲,并记录回声返回所需的时间,根据水中声速计算深度。特别是多波束回声测深仪,可以一次绘制大片海底地图,从而提供高度详细和准确的海底表示。通常,RTK + INS 解决方案与创建精确定位的海底 3D 测深表示相关联。

水深数据对于创建航海图至关重要,它通过识别潜在的水下危险(如水下岩石、沉船和沙洲)来帮助安全引导船只。它还在科学研究中发挥着至关重要的作用,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?

浮标是一种漂浮装置,主要用于海事和水基环境中,用于几个关键目的。浮标通常放置在特定位置,以标记水域中的安全通道、航道或危险区域。它们引导船舶,帮助它们避开危险地点,如岩石、浅水区或沉船。

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 配备了传感器,用于测量温度、波高、风速和大气压力等环境条件。这些浮标为天气预报、气候研究和海洋学研究提供有价值的数据。

一些浮标充当平台,用于收集和传输来自水或海底的实时数据,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。

浮标还可以标记指定的区域,例如禁止抛锚区、禁止捕鱼区或游泳区,从而帮助执行水上法规。

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。

阿基米德原理描述了浮力原理,即物体所受到的向上浮力等于该物体所排开流体的重量。如果浮力大于物体的重量,物体就会漂浮;如果浮力小于物体的重量,物体就会下沉。从船舶工程(设计船舶和潜艇)到浮标等漂浮设备的功能,浮力在许多领域都至关重要。

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。