利用微型惯性传感器进行无人机飞行分析
用于精确风力测量的无人机飞行分析。
"之所以选择Ellipse-N ,是因为它满足了所有要求,并在精度、尺寸和重量方面实现了独特的平衡"。 | 博士-工程师 Uwe Putze,埃伯哈德卡尔大学
多用途机载传感器运载无人机
MASC 是为大气边界层研究而开发的小型无人机。选择Ellipse-N 来记录无人飞行器的位置、地面速度和姿态角。
风速和风向可以通过考虑气流来精确计算。
飞行中的风力计算可能比较棘手,因为嵌入式气流探头测量的气速和入射角需要根据无人飞行器的实际行为进行补偿。
多用途机载传感器运载器(MASC)是为大气边界层研究而开发的小型无人飞行器(UAV)。
该无人飞行器的典型有效载荷是一个气象测量系统,用于计算湍流通量。与陆地系统或飞机相比,MASC 无人飞行器是一种经济高效的宝贵工具,可用于复杂地形下的风能发电厂选址评估等研究。
"飞行中 "风速计算
从气流矢量中减去无人飞行器的地面速度和姿态,就可以计算出风速和风向。因此,精确的惯性测量单元对于进行无人机飞行分析至关重要。
Ellipse-N:GPS 辅助微型INS
Turbulence plays an important role in the transport and exchange of energy in the lower atmosphere.
A high data rate is required to record these very fast fluctuations in the wind speed. “We were looking for a precise inertial measurement unit. Required specifications were an accuracy in attitude angles of <1°, and a high data output rate” declares Uwe Putze, Dr.-Ing. at the Eberhard Karls Universität Tübingen.
As the unit had to be mounted in a small unmanned aerial vehicle, small size and low weight were also important for the project. “The Ellipse-N was selected because it fulfills all the requirements and provides a unique balance of accuracy, size and weight”, adds the Project Engineer.
Ellipse-N 体积小、重量轻,提供的不仅仅是姿态和航向精度 测量。它将惯性数据与全球定位系统和压力传感器信息融合在一起,提供了可靠的位置和更高的高度精度。
报告显示了传感器在整个温度范围内的动态校准情况,这让团队更加确信该系统将满足所公布的规格要求。
Ellipse-N 高质量数据
通过串行接口,Ellipse-N 可以轻松集成到机载测量计算机中。
气流探头测量风速和入射角,Ellipse-N 则记录无人机的位置、地面速度和姿态角。
原始数据存储在计算机中,也可通过遥测链路在地面站上实时显示。
通过使用该传感器,系统可以在所有三个轴上以 +/- 0.5 米/秒的精度测量风速,并以高达 20Hz 的频率记录风速变化。200Hz 的输出率使得任何数据插值变得没有必要。
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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无人飞行器使用 GPS 吗?
无人驾驶飞行器 (UAV) 通常被称为无人机,通常使用全球定位系统 (GPS) 技术进行导航和定位。
全球定位系统是无人机导航系统的重要组成部分,它提供实时位置数据,使无人机能够准确确定自己的位置并执行各种任务。
近年来,这一术语已被新术语 GNSS(全球导航卫星系统)所取代。全球导航卫星系统是指卫星导航系统的总类,包括全球定位系统和其他各种系统。而全球定位系统是美国开发的一种特定的全球导航卫星系统。
如何控制无人机运行中的输出延迟?
控制无人机运行中的输出延迟对于确保响应性能、精确导航和有效通信至关重要,尤其是在国防或关键任务应用中。
输出延迟是实时控制应用中的一个重要方面,较高的输出延迟会降低控制回路的性能。我们的INS 嵌入式软件旨在最大限度地减少输出延迟:传感器数据采样后,扩展卡尔曼滤波器(EKF)会在生成输出之前执行小规模的恒定时间计算。通常情况下,观察到的输出延迟小于一毫秒。
如果要获得总延迟,则应将处理延迟与数据传输延迟相加。传输延迟因接口而异。例如,在 115200 bps 的 UART 接口上发送 50 字节的信息,需要 4 毫秒才能完成传输。请考虑采用更高的波特率,以尽量减少输出延迟。
什么是无人机地理围栏?
无人飞行器地理围栏是一种虚拟屏障,它定义了无人飞行器(UAV)可以运行的特定地理边界。
这项技术在提高无人机操作的安全性、安保性和合规性方面发挥着至关重要的作用,尤其是在飞行活动可能对人员、财产或受限空域构成风险的地区。
在送货服务、建筑和农业等行业,地理围栏有助于确保无人机在安全和合法的区域内运行,避免潜在冲突,提高运行效率。
执法部门和应急服务部门可在公共活动或紧急情况下使用地理围栏管理无人机操作,确保无人机不会进入敏感区域。
地理围栏可以限制无人机进入某些栖息地或保护区,从而保护野生动物和自然资源。
什么是有效载荷?
有效载荷是指飞行器(无人机、船只......)为实现基本功能以外的预期目的而携带的任何设备、装置或材料。有效载荷与飞行器运行所需的组件(如电机、电池和框架)是分开的。
有效载荷示例
- 摄像机:高分辨率摄像机、热像仪
- 传感器激光雷达、高光谱传感器、化学传感器
- 通讯设备:无线电、信号中继器...
- 科学仪器:气象传感器、空气采样器...
- 其他专用设备