Planta de sistema de navegación integrado inercial

Puntos claveProducto: Soluciones de navegación integradas GNSS/INSCaracterísticas principales:Componentes: El sistema integrado incluye receptor GNSS, unidad de medición inercial (IMU) y sensores opcionales como LiDAR u odómetros.Función: Mantiene la precisión y la estabilidad durante la pérdida de señal GNSS utilizando sensores adicionales o restricciones de estado de movimiento como ZUPT.Aplicaciones: Ideal para navegación urbana, minería, extracción de petróleo y otros entornos con posibles obstrucciones de señal.Navegación inercial: utiliza giroscopios y acelerómetros para medir la posición, la velocidad y la aceleración.Conclusión: El diseño del sistema integrado está evolucionando, con soluciones que mejoran la robustez en entornos desafiantes y al mismo tiempo equilibran el costo y la complejidad.En un sistema de navegación integrado GNSS/INS, las mediciones GNSS desempeñan un papel fundamental en la corrección del INS. Por lo tanto, el correcto funcionamiento del sistema integrado depende de la continuidad y estabilidad de las señales satelitales. Sin embargo, cuando el sistema opera bajo pasos elevados, copas de árboles o dentro de edificios urbanos, las señales satelitales pueden verse fácilmente obstruidas o interferidas, lo que podría provocar la pérdida de sincronización del receptor GNSS. Este artículo analiza soluciones para mantener la precisión y la estabilidad de los sistemas de navegación integrados GNSS/INS cuando se pierden las señales satelitales.Cuando la señal satelital no está disponible durante un período prolongado, la falta de correcciones GNSS provoca la rápida acumulación de errores INS, especialmente en sistemas con unidades de medición inercial de menor precisión. Este problema conlleva una disminución de la precisión, la estabilidad y la continuidad del funcionamiento del sistema integrado. Por consiguiente, es fundamental abordar este problema para mejorar la robustez del sistema integrado en entornos tan complejos.1. Dos soluciones principales para abordar la pérdida de señal de GNSS/INSActualmente, existen dos soluciones principales para abordar el escenario de pérdida de señal satelital.Solución 1: Integrar sensores adicionalesPor un lado, se pueden integrar sensores adicionales en el sistema GNSS/INS existente, como odómetros, LiDAR, sensores astronómicos y sensores visuales. De este modo, cuando la pérdida de la señal satelital impide la disponibilidad del GNSS, los nuevos sensores pueden proporcionar información de medición y formar un nuevo sistema integrado con el INS para suprimir la acumulación de errores. Los problemas de este enfoque incluyen el aumento de los costes del sistema debido a los sensores adicionales y la posible complejidad del diseño si los nuevos sensores requieren modelos de filtrado complejos.Fig.1 Descripción general del sistema de navegación integrado GNSS IMU ODO LiDAR SLAM.Solución 2: Tecnología ZUPTPor otro lado, se puede establecer un modelo de posicionamiento con restricciones de estado de movimiento basado en las características de movimiento del vehículo. Este método no requiere añadir nuevos sensores al sistema integrado existente, lo que evita costes adicionales. Cuando no se dispone de GNSS, la nueva información de medición se obtiene mediante las restricciones de estado de movimiento para suprimir la divergencia del INS. Por ejemplo, cuando el vehículo está parado, se puede aplicar la tecnología de actualización de velocidad cero (ZUPT) para suprimir la acumulación de errores del INS.ZUPT es un método económico y de uso común para mitigar la divergencia del INS. Cuando el vehículo está parado, su velocidad debería ser teóricamente cero. Sin embargo, debido a la acumulación de errores del INS a lo largo del tiempo, la velocidad de salida no es cero, por lo que esta puede utilizarse como medida del error de velocidad. Así, con base en la restricción de que la velocidad del vehículo es cero, se puede establecer una ecuación de medición correspondiente, que proporciona información de medición para el sistema integrado y suprime la acumulación de errores del INS.Fig.2 Diagrama de flujo del algoritmo estrechamente acoplado GNSSIMU basado en ZUPT con CERAV.Sin embargo, la aplicación de ZUPT requiere que el vehículo esté parado, lo que la convierte en una tecnología estática de actualización a velocidad cero que no puede proporcionar información de medición durante las maniobras normales del vehículo. En la práctica, esto requiere que el vehículo se detenga con frecuencia desde un estado de movimiento, lo que reduce su maniobrabilidad. Además, ZUPT requiere una detección precisa de los momentos estacionarios del vehículo. Si la detección falla, se puede proporcionar información de medición incorrecta, lo que podría provocar el fallo de este método e incluso provocar una disminución o divergencia en la precisión del sistema integrado.ConclusiónLa pérdida de señales satelitales puede provocar una rápida acumulación de errores en el INS, especialmente en entornos complejos como las zonas urbanas. Se presentan dos soluciones principales: añadir sensores adicionales, como LiDAR o sensores visuales, para proporcionar mediciones alternativas, o utilizar restricciones de estado de movimiento como la tecnología de Actualización de Velocidad Cero (ZUPT) para corregir los errores del INS. Cada enfoque presenta sus propias ventajas y desafíos: la integración de sensores aumenta los costes y la complejidad, mientras que la ZUPT requiere que el vehículo esté parado y se detecte con precisión para ser eficaz.Micro-Magic Inc. está a la vanguardia de la tecnología de navegación inercial y ha presentado recientemente tres productos MEMS INS asistidos por GNSS con distintos niveles de precisión (nivel industrial, nivel táctico y nivel de navegación). Cabe destacar que el MEMS GNSS/INS I3500 de nivel industrial presenta una inestabilidad de polarización de 2,5°/h y una desviación angular de 0,028°/√h, además de un acelerómetro MEMS de alta precisión con un amplio alcance (±6 g, inestabilidad de polarización cero).

Puntos claveProducto: MEMS GNSS/INS de Micro-Magic Inc., incluido el modelo I3500 para aplicaciones de mapeo.Características:Tamaño: Compacto y ligero para una fácil integración.Precisión: inestabilidad de sesgo de 2,5°/h, paseo aleatorio angular de 0,028°/√hAcelerómetro MEMS: rango de ±6 g, inestabilidad de polarización cero