首页 案例研究 uORocketry 凭借 SBG INS GNSS 传感器在 SA Cup 上排名前十

uORocketry 凭借 SBG INS/GNSS 进入 SA Cup 十强

渥太华大学火箭队为 "美国太空港杯 "集成Ellipse-N 惯性导航 SBG Systems

"SBG Systems 提供的设备和专业知识帮助我们更接近实现空气制动器的优化控制算法。 | 渥太华大学火箭队

国防INS车辆
UORocketry 火箭发射

美国太空港杯是世界上规模最大的国际校际火箭工程竞赛,集学术会议和竞赛于一体。

在 2019 年的比赛中,来自超过 124 个团队的 1500 名学生向 1 万和 3 万英尺的目标高度发射了固体、液体和混合火箭。

南澳大利亚杯
南澳大利亚杯| 来源:渥太华大学渥太华大学

第二次参赛的渥太华大学火箭队(uORocketry)在之前成功设计的基础上再次迭代,改进了主要功能。

uORocketry 火箭 "Jackalope "有一个显著的竞争优势:完全由机载飞行计算机控制的自动空气制动系统。



火箭小组今年的主要目标之一是提高回收系统的可靠性。为了实现这一目标,他们依赖于机械坚固的空气制动系统,以及有效启动该系统的控制方法。

航空电子系统负责空气制动的实时控制、回收系统的分段,以及在飞行过程中发送遥测数据,以便进行数据记录和回收。

uORocketry 将SBG Systems公司的Ellipse-N 惯性导航系统集成到其 2019 年航空电子解决方案中,以实现对空气制动器的优化控制算法。

该团队将这种 INS GNSS 传感器解决方案集成到硬件的电源板中,利用它进行状态估计,以确定理想的空气制动器部署。

Ellipse-N INS GNSS 传感器嵌入了一个由加速计、陀螺仪和磁力计组成的惯性测量单元,再加上一个全球定位系统和一个气压计。

我们的解决方案采用经过动态和温度校准(从 -40°C 到 85°C)的高质量工业级组件,可在最恶劣的条件下提供稳定的方向、高度和导航数据。

它用于以最佳方式控制飞行并达到所需的高度,还用于以最佳方式部署回收系统。它有助于找到火箭的正确配置和理想位置,以便展开降落伞进行着陆和回收。

UORocketry 打破控制
UORocketry 打破控制。| 资源:UORocketry

uORocketry在 2018 年和 2019 年都参加了 SA Cup。今年,他们凭借名为 "豺狼"(Jackalope)的火箭进入了前十名,排名第 8/122!

他们还在 47 支参赛队伍中排名第 4:10,000 英尺高度,商用发动机。他们不仅参加了比赛,还介绍了他们的空气制动方案,该方案用于在飞行过程中精确最终高度。

渥太华火箭公司(uOttawa Rocketry)是一个以大学为基础的多学科学生工程团队,成立于 2016 年。

从那时起,他们开发了许多航空航天项目,如混合火箭发动机、降落伞概念、定制航空电子系统,甚至独特的点火装置。

不过,他们的主要工作是制造火箭。

UORocketry Ins 集成
UORocketry Ins
0.0 5 °
滚动和俯仰(RTK)
0. 2 °
航向精度 (RTK 高动态)
1 厘米
RTK GNSS 定位
47 g
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。

Ellipse-N 传感器最适用于动态环境和恶劣的 GNSS 条件,但也可以在动态较低的应用中使用磁性航向精度 航向精度。

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Ellipse N INS Unit Checkmedia

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INS 是否接受外部辅助传感器的输入?

本公司的惯性导航系统接受来自外部辅助传感器的输入,如空气数据传感器、磁力计、速度计、DVL 等。

这种集成使 INS 具有高度的通用性和可靠性,尤其是在缺乏全球导航卫星系统的环境中。

这些外部传感器通过提供补充数据,提高了 INS 的整体性能和精度。

AHRS 和 INS 有什么区别?

姿态和航向精度 参考系统(AHRS)与惯性导航系统(INS)的主要区别在于其功能和所提供数据的范围。

 

AHRS 提供方位信息,特别是车辆或设备的姿态(俯仰、滚动)和航向精度 (偏航)。它通常使用陀螺仪、加速度计和磁力计等传感器组合来计算和稳定方向。AHRS 可输出三个轴(俯仰、滚动和偏航)的角度位置,使系统能够了解其在空间中的方位。它通常用于航空、无人机、机器人和海洋系统,以提供准确的姿态和航向精度 数据,这对车辆控制和稳定至关重要。

 

惯性传感器不仅能提供方位数据(如 AHRS),还能跟踪车辆在一段时间内的位置、速度和加速度。它使用惯性传感器来估计三维空间中的运动,而无需依赖全球导航卫星系统等外部参考。它结合了 AHRS 中的传感器(陀螺仪、加速度计),但也可能包括更先进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。

 

总之,AHRS 侧重于定位(姿态和航向精度),而 INS 则提供全套导航数据,包括位置、速度和方向。

IMU 和 INS 有什么区别?

惯性测量单元(IMU)和惯性导航系统(INS)的区别在于其功能和复杂程度。

 

惯性测量单元(IMU)提供由加速度计和陀螺仪测量的车辆线性加速度和角速度的原始数据。它提供滚动、俯仰、偏航和运动信息,但不计算位置或导航数据。IMU 专门用于传递有关运动和方向的基本数据,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 数据与先进的算法相结合,计算出车辆在一段时间内的位置、速度和方向。它采用卡尔曼滤波等导航算法进行传感器融合和整合。惯性导航系统可提供实时导航数据,包括位置、速度和方向,而无需依赖全球导航卫星系统等外部定位系统。

 

这种导航系统通常用于需要全面导航解决方案的应用,特别是在不使用全球导航卫星系统的环境中,如军用无人机、舰船和潜艇。