Что такое точный расчет?
Термин «счисление пути» использовался в навигации на протяжении столетий, подразумевая определение местоположения на основе направления и скорости движения от начальной точки. Сегодня это также известно как инерциальное зондирование, и на практике это выглядит совсем не так, как изначально применялось мореплавателями или исследователями. Однако основополагающая логика счисления пути остается относительно такой же, какой она была на протяжении сотен лет.
Например, современные инерционные датчики могут быть встроены в шины автомобиля вместе с вращающимися энкодерами для измерения количества ускорений и вращений, которые затем можно использовать для определения скорости и направления движения автомобиля. Используя эту информацию, навигационная система может вычислить местоположение автомобиля на основе того, где и когда он начал движение.
Пример расчета траектории
Современные инерционные датчики могут быть встроены в шины автомобиля вместе с вращающимися энкодерами для измерения количества ускорений и вращений, которые затем можно использовать для определения скорости и направления движения автомобиля. Используя эту информацию, навигационная система может вычислить местоположение автомобиля на основе точного места и времени начала движения.
Хотя достижения в области MEMS и измерительных технологий сделали инерциальное зондирование более доступным и информативным, важно отметить, что оно не заменяет другие системы позиционирования. Скорее, точный расчет является частью экосистемы инструментов, которые при объединении производят самые точные данные позиционирования для использования в различных приложениях.
Расчет траектории против навигации с инерциальным зондированием и двухдиапазонной ГНСС
Технология GNSS в значительной степени считается золотым стандартом для позиционирования, особенно с учетом роста многодиапазонных решений. В действительности, золотым стандартом является технологический стек навигационного счисления и технологии GNSS, которая обеспечивает точное позиционирование со спутников и дополняет эти данные инерциальным зондированием для устранения пробелов, вызванных ошибками сигнала или его недоступностью, и дополняет навигационные системы.
Другими словами, сочетание абсолютного и относительного позиционирования обеспечивает более надежную навигацию, чем каждый из них по отдельности.
Доступная глобальная точность без лишних хлопот.
Получайте точное позиционирование до сантиметра на любом двухдиапазонном устройстве GNSS с молниеносным временем сходимости в нашей сети поправок RTK.
Много- или двухдиапазонные решения значительно улучшили точность позиционирования GNSS и стали более доступными за последние несколько лет. Хотя существует множество причин ошибок позиционирования GNSS , ошибки многолучевого распространения возникают, в частности, когда два сигнала проходят разное расстояние от передатчика до приемника. Двух диапазонные решения могут лучше измерять эти расхождения, отслеживая полосы сигнала с нескольких частот и получать более точное позиционирование. Однако все еще существует множество ситуаций, в которых GNSS недостаточно, и для заполнения пробелов и предоставления дополнительного контекста для наиболее точного позиционирования требуется точный расчет.
Зачем вам нужно счисление пути для навигации
Несмотря на постоянные инновации в отрасли, иногда GNSS просто не справляется. Вот пять основных сценариев, когда инерциальное зондирование необходимо для обеспечения точного позиционирования в дополнение к GNSS.
Метод точного счисления может обеспечить получение информации о местоположении даже при отсутствии сигнала GNSS.
Наиболее распространенной причиной использования навигационного расчета является заполнение пробелов в позиционировании, вызванных перебоями в сигнале GNSS. Перебои происходят, когда сигналы блокируются и не могут достичь приемников, например, при движении через плотную городскую среду или в туннеле.
В этих случаях инерционные датчики предоставляют высокоточную информацию о местоположении на основе скорости, направления и высоты. Однако помните, что существует несколько различных способов реализации точного расчета в этой ситуации.
Мы написали о них здесь, чтобы вы могли выбрать метод, который лучше всего подходит для вашего конкретного случая использования.
Метод счисления пути поддерживает оценку местоположения GNSS для улучшения качества данных
Аналогично, навигационное счисление может улучшить расчеты позиционирования, когда качество сигнала GNSS плохое . Те же факторы, которые могут полностью блокировать сигналы, могут также серьезно ухудшить их качество, а иногда даже другие источники радиопомех (например, расположенные поблизости вышки сотовой связи или модемы) могут играть свою роль.
Хотя сигналы не могут быть полностью заблокированы, что делает их технически пригодными для определения местоположения, это ухудшение качества может существенно повлиять на расчеты позиционирования. В такие моменты вы можете использовать данные, собранные инерциальными датчиками (содержащимися в инерциальных измерительных единицах ), чтобы лучше оценить местоположение.
Сбор данных с помощью точного расчета траектории
Дополнительным преимуществом инерциальных датчиков является их способность непрерывно собирать данные, относящиеся к транспортному средству или части оборудования, к которому оно подключено. Хотя можно наблюдать историю позиционирования по данным GNSS и RTK , решения по точечному исчислению собирают данные об уникальном движении объекта, к которому они прикреплены, включая скорость, направление, высоту и многое другое.
Хотя эти данные в основном собираются для расчета позиционирования топлива при отказе GNSS, они обеспечивают дополнительное преимущество, показывая историю движения, которую вы не можете получить только из данных сигнала GNSS. Вы можете использовать эти сведения для отслеживания поведения вождения, производительности автономного транспортного средства (AV) и аналогичных тенденций.
Повышение скорости и доступности вывода данных о местоположении с помощью навигационного счисления
Метод точного счисления также полезен для повышения скорости выдачи данных о местоположении.
Решения GNSS требуют больших вычислительных затрат, обычно они происходят на частоте 1 Гц или 10 Гц. Инерциальные измерения могут происходить на частоте 100 Гц или выше и могут точно рассчитывать обновления GNSS для предоставления данных позиционирования для геотеговых камер и дополнения данных LiDAR или радаров.
Такая экономия времени и средств помогает масштабировать позиционирование в разных географических регионах, вариантах использования и т. д.
Метод точного расчета траектории движения может обеспечить защиту от подмены или глушения сигнала.
Последнее, но не менее важное: инерционные датчики предоставляют основополагающую информацию о местоположении, на которую можно положиться, когда сигналы GNSS скомпрометированы. К сожалению, сегодняшние пользователи GNSS должны бороться с возможностью хакеров глушить или обманывать их приемники.
Хотя для позиционирования потребителей это встречается сравнительно редко, крупномасштабные коммерческие или разведывательные приложения ГНСС должны иметь резервную копию, чтобы избежать принятия критических решений на основе неточной информации.
Вот тут-то и пригодится метод точного расчета траектории: инерциальные датчики предоставляют надежные данные о местоположении, не зависящие от внешнего влияния, что повышает устойчивость технологии определения местоположения.
Ошибки точного расчета
Несмотря на свою полезность, точный расчет не застрахован от неточностей. Одной из распространенных проблем является дрейф датчика , когда датчики постепенно накапливают ошибки с течением времени, что приводит к неточностям в оценке положения и ориентации.
Факторы окружающей среды, такие как неровная местность или резкие изменения скорости, могут привести к расхождениям между предполагаемыми и фактическими пройденными расстояниями. Ошибки интеграции могут возникать при объединении данных с нескольких датчиков, что приводит к несоответствиям в рассчитанной траектории и положении.
К счастью, существуют проверенные стратегии для смягчения этих проблем. Регулярная калибровка и повторная настройка инерциальных датчиков может помочь уменьшить дрейф датчика и поддерживать точность с течением времени. Включение избыточных систем датчиков или резервных методов навигации может обеспечить отказоустойчивость в случае отказа датчика или экстремальных условий окружающей среды.
Использование сложных алгоритмов фильтрации, таких как фильтры Калмана , также может предотвратить ошибки интеграции и повысить надежность навигационных решений.
Приложения для точного расчета пути
На земле, в воздухе и на море навигационное счисление расширяет возможности точного позиционирования, дополняя данные GNSS. Давайте рассмотрим различные приложения, в которых инерциальное зондирование помогает генерировать улучшенные навигационные данные.
Расчет пути на суше
В автономных транспортных средствах инерционные датчики, такие как акселерометры и гироскопы, непрерывно измеряют ускорение транспортного средства и изменения ориентации. Отслеживание этих измерений с течением времени относительно начальной точки вычисляет оценку положения и скорости транспортного средства, позволяя ему перемещаться по заранее определенным маршрутам или адаптироваться к изменяющимся условиям, не полагаясь исключительно на GPS.
Расчет пути также используется в военных операциях, где точность и надежность имеют первостепенное значение. Военные машины, беспилотные наземные транспортные средства (UGV) и солдаты, оснащенные навигационными системами, используют инерциальные датчики для отслеживания своих перемещений, особенно в условиях отсутствия GPS или во время тайных операций, где сохранение радиомолчания имеет решающее значение.
Навигация по счислению пути в авиации
Расчет траектории полета также способствует повышению безопасности и эффективности современных авиаперелетов, особенно во время полетов над океаном или в отдаленных районах, где обычные наземные навигационные средства отсутствуют, а покрытие GPS может быть прерывистым или ненадежным.
Благодаря включению расчетов счисления пути вместе с другими навигационными данными, системы управления полетом (FMS) могут обеспечить бесшовное и непрерывное навигационное решение, гарантируя точное обновление местоположения и наведение по маршруту на протяжении всего полета. В полете FMS непрерывно обновляет местоположение самолета, проецируя его предыдущее местоположение вперед на основе его расчетной скорости и курса, принимая во внимание такие факторы, как скорость и направление ветра, для повышения точности.
Счисление пути на море
Современная морская навигация также использует навигационное счисление, позволяя морякам сохранять курс и обеспечивать безопасную навигацию даже во время океанских переходов, где частые обновления GPS недоступны. Такие приборы, как гирокомпасы , лаги и радары, предоставляют данные о курсе судна, скорости и пройденном расстоянии.
Интегрируя эти данные с течением времени, штурманы могут оценить местоположение судна и отслеживать его движение по запланированному маршруту.
Подробнее о счислении пути для навигации
Давайте рассмотрим еще несколько фактов о навигационном счислении.
Как вы ориентируетесь с помощью счисления пути?
Навигация по путевому исчислению подразумевает непрерывную оценку вашего текущего положения на основе ранее известного положения, а затем его обновление на основе пройденного расстояния и направления, выбранного с течением времени. Этот метод основан на расчетах скорости, времени и направления для приблизительного определения вашего положения относительно начальной точки.
Почему они называют это точным счислением?
Термин «счисление пути» происходит от морского термина «выведенное счисление» или «дедуктивное счисление». Со временем он превратился в «счисление пути». В этом контексте «счисление пути» означает абсолютное или точное. Счисление пути относится к вычислению или оценке, используемой для определения местоположения.
Таким образом, навигационное счисление означает точный расчет или оценку местоположения на основе известных факторов, без опоры на внешние источники.
Используем ли мы все еще навигационное счисление?
Да, это также известно как инерционное зондирование. Хотя практика навигационного счисления выглядела иначе для исследователей и мореплавателей столетия назад, принципы все еще применяются в наших современных навигационных системах сегодня.
Начните с высокоточного расчета траектории для навигации и позиционирования. В Point One мы специализируемся на предоставлении наиболее точной, доступной и доступной технологии позиционирования для работы приложений на основе определения местоположения по всему миру. Наши инерциальные навигационные решения реализуют наши ведущие алгоритмы слияния датчиков, обеспечивая высокоточное позиционирование для самых разных вариантов использования.
0 комментариев