Nawigacja MEMS w środowiskach, w których nie ma GPS

Nowoczesne zastosowania w nawigacji przemysłowej, wojskowej i autonomicznej na całym świecie w dużym stopniu zależą od niezawodnej technologii pozycjonowania satelitarnego, znanej głównie jako GNSS lub GPS.Jednakże, sygnały satelitarne GNSS są niezwykle kruche i łatwo podlegają fizycznym przeszkodom, złożonym otoczeniu, zakłóceniom elektromagnetycznym oraz celowemu zakłócaniu sygnału i sztuczeniu.Z tego powodu,Środowiska nawigacyjne, w których odmówiono nawigacji GPSstały się jednym z największych wyzwań operacyjnych dla dronów, autonomicznych robotów, pojazdów wojskowych, podziemnego sprzętu górniczego i systemów automatyki przemysłowej na całym świecie.Ponieważ niezawodność GNSS nadal maleje w złożonych warunkach pracy,Systemy nawigacji inercjalnej oparte na MEMSstały się najbardziej wiarygodnym i niezbędnym rozwiązaniem lokalizacji dla ciągłej, autonomicznej i niezależnej od sygnału nawigacji bez wsparcia satelitarnego.

AŚrodowisko, w którym odmówiono GPSodnosi się do każdego obszaru operacyjnego, w którym sygnały pozycjonowania satelitarnego GNSS są całkowicie niedostępne, poważnie osłabione, zablokowane, zakłócone lub sfałszowane cyfrowo.standardowe systemy GPS i globalne systemy nawigacji satelitarnej nie mogą dostarczać stabilnych danych pozycjonowania, co prowadzi do awarii nawigacji, przesunięcia pozycji, odchylenia się od trasy oraz zagrożeń dla bezpieczeństwa autonomicznego sprzętu i pojazdów załogowych.

W rzeczywistych sytuacjach, w których odmówiono obsługi systemu GPS, które wymagają wydajnych rozwiązań nawigacyjnych MEMS, występują:

• Środowiska przemysłowe w pomieszczeniach: Duże magazyny, warsztaty fabryczne, centra magazynowe logistyczne i zamknięte budynki przemysłowe, w których sygnały satelitarne nie mogą przenikać przez konstrukcje budynków.
• Scenariusze kanionu miejskiego: gęste obszary wysokiego miasteczka, w których wysokie budynki blokują linię widzenia satelitarnego i powodują poważne osłabienie sygnału GNSS i zakłócenia wielostronnych.
• Operacje podziemne i górnicze: podziemne kopalnie, projekty budowy tuneli, inżynieria metra i podziemne placówki inspekcji rurociągów bez zasięgu satelitarnego.
• Misje żeglugi podwodnej: Podwodne roboty, urządzenia inspekcyjne i pojazdy inżynieryjne, które nie mogą odbierać sygnałów GPS pod wodą.
• Strefy walki wojskowej i obronnej: Środowiska bojowe z zakłóceniami GNSS, oszustwem sygnału, tłumieniem elektromagnetycznym i wrogimi zakłóceniami nawigacyjnymi.

We wszystkich tych obszarach, w których GPS stanowi wyzwanie, tradycyjna nawigacja tylko w oparciu o GNSS całkowicie się nie sprawdza, co powoduje, żeTechnologia nawigacji inercyjnej MEMS - podstawowe alternatywne rozwiązanie pozycjonowaniadla niezawodnej długotrwałej eksploatacji.

Systemy nawigacji MEMSW przeciwieństwie do odbiorników GNSS, które opierają się na zewnętrznych sygnałach satelitarnych,Nawigacja inercjalna MEMS działa wyłącznie na bazie danych czujników pokładowych, co czyni go całkowicie autonomicznym, niezależnym i odpornym na wszelkie zewnętrzne zakłócenia sygnału lub utratę sygnału.

Nawigacja inercjalna MEMS nie wymaga GPS, GNSS, sygnałów zewnętrznych stacji bazowych i wsparcia sieci bezprzewodowej.dane o nastawieniu są obliczane lokalnie przez sam system nawigacji inercyjnejTa funkcja niezależna od sygnału zapewnia stabilną nawigację nawet w najbardziej intensywnych warunkach zakłóceń i całkowicie zablokowanych martwych strefach GPS.

W przeciwieństwie do GNSS, który aktualizuje dane pozycjonowania tylko na niskiej częstotliwości i cierpi na przerwy sygnału, INS oparte na MEMS zapewnia ciągłe śledzenie ruchu o wysokiej częstotliwości,pomiar nastawienia w czasie rzeczywistymWspiera dynamiczne ruchy dużych prędkości, złożone zmiany nastawienia,i długotrwałej nieprzerwanej nawigacji dla wszystkich rodzajów autonomicznych platform.

Nowoczesne wysokiej klasy czujniki inercyjne MEMS dla przemysłu i obrony charakteryzują się miniaturyzowaną konstrukcją, lekką strukturą i niskim zużyciem energii.bezzałogowe pojazdy naziemne, robotów przemysłowych, pojazdów wojskowych, maszyn górniczych i przenośnych urządzeń kontrolnych.Wysoka skalowalność sprawia, że nawigacja MEMS nadaje się zarówno do komercyjnej automatyki przemysłowej, jak i zaawansowanych zastosowań wojskowych obronnych.

Podstawowa zasada działaniaSystemy nawigacji inercyjnej MEMSjest oparta na algorytmach systemu nawigacji inercjalnej (INS), które przetwarzają dane o ruchu w czasie rzeczywistym zebrane przez wysokiej precyzji czujniki inercjalne MEMS.

• Żyroskopy MEMS: mierzyć w czasie rzeczywistym prędkość kątową i obrót pozycji toru, w tym kąty odchylenia, obrotu i przechylenia.
• Akcelerometry MEMS: wykrywanie przyspieszenia liniowego w trzech wymiarach i obliczanie przemieszczenia ruchu i zmian prędkości.

Procesor nawigacji inercyjnej stale integruje dane prędkości kątowej i przyspieszenia w czasie, aby obliczyć dokładnyPozycja, prędkość i orientacja w czasie rzeczywistymBez zewnętrznych sygnałów odniesienia satelitarnego, ta metoda obliczeń czysto inercjalnych zapewnia całkowicie niezależną nawigację w wszystkich warunkach, w których nie ma GPS.

W celu rozwiązania drobnych problemów związanych z dryfowaniem czujników i osiągnięcia długoterminowej wysokiej precyzji nawigacji, nowoczesne systemy nawigacji inercyjnych MEMS przyjmują zaawansowanetechnologia fuzji wielosensorówDzięki połączeniu danych inercyjnych IMU z dodatkowymi czujnikami pomocniczymi i inteligentnymi algorytmami filtrowania system skutecznie redukuje hałas, koryguje błędy,i stabilizuje wyniki pozycjonowania na dłuższą metę.

Częste czujniki stosowane w nawigacji syntezy czujników MEMS:

• Kamery wizualne do nawigacji wizualnej i korekcji wizualnej SLAM
• Czujniki LiDAR do wysokiej precyzji skanowania środowiska i kalibracji pozycji
• Magnetometry i barometry do kompensowania postawy i wysokości

Profesjonalne algorytmy takie jak:Filtrowanie Kalmana i rozszerzone filtrowanie Kalmana (EKF)są szeroko stosowane w celu tłumienia dryfu czujników, zmniejszenia kumulacyjnych błędów i utrzymania stabilnej i niezawodnej wyjścia nawigacji w misjach długotrwałych.

Nawigacja inercyjna MEMS umożliwia przemysłowym dronom i wojskowym bezzałogowym statkom powietrznym wykonywanie stabilnej kontroli lotu, autonomicznej inspekcji i precyzyjnego wykonywania misji w przestrzeniach wewnętrznych, w miejskich zbiornikach budynków,i obszarów walki zablokowanych przez GPS bez wsparcia satelitarnego.

Roboty magazynowe, fabryczne AGV i roboty serwisowe opierają się na nawigacji MEMS do pozycjonowania w pomieszczeniach, unikania przeszkód i automatycznego planowania ścieżek,zapewnienie stabilnej pracy w środowiskach przemysłowych wewnętrznych całkowicie wolnych od GPS.

W przypadku pojazdów wojskowych, taktycznych dronów i systemów misji obronnych, nawigacja inercyjna MEMS zapewnia niezawodne pozycjonowanie nawet w przypadku dużych ataków zakłóceń i spoofingów GNSS,gwarancja bezpieczeństwa misji i odporności nawigacji na polu bitwy.

Sprzęt górniczy, maszyny do budowy tuneli,i podwodnych robotów wykrywających wszystkie wymagają MEMS GPS odmówiono nawigacji do normalnej pracy w długoterminowych bez satelitarnych środowiskach podziemnych i podwodnych.

Głównym ograniczeniem niskokosztowych czujników inercyjnych MEMS przeznaczonych dla konsumentów jest:przepływ nawigacyjny i gromadzenie błędówNiewielkie zakłócenia czujników i hałas stopniowo gromadzą się w ciągu długich godzin pracy, powodując powolne odchylenie pozycji.i surowe stresy środowiskowe mogą również wpływać na stabilność czujników.

• Integracja syntezy wielosensorowej w celu zmniejszenia długoterminowego dryfu
• Inteligentna inteligencja sztuczna (AI) w zakresie kompensacji błędów i zaawansowanych algorytmów nawigacyjnych
• Profesjonalna technologia kalibracji fabrycznej, kompensacji temperatury i tłumienia drgań
• Połączenie z SLAM i okazjonalna korekta GNSS, gdy sygnały są dostępne

Wraz ze wzrostem niepewności w zakresie niezawodności sygnału GNSS na całym świecie, nawigacja inercyjna MEMS stała się podstawową technologią podstawową dla systemów autonomicznych, automatyki przemysłowej,i sprzęt obronnyPrzyszły kierunek rozwoju nawigacji MEMS z odmową GPS obejmuje sensory MEMS o wyższej precyzji, inteligentne algorytmy fuzji czujników zasilane sztuczną inteligencją,głębsza integracja z systemami widzenia i LiDAR, miniaturyzacji mikrourządzeń i większej zdolności adaptacji środowiskowej do ekstremalnych warunków pracy.

Systemy nawigacji inercjalnej MEMS dla środowisk, w których odmówiono użycia systemu GPSNawigacja MEMS jest podstawową technologią dla wszystkich autonomicznych urządzeń działających bez sygnałów satelitarnych.,i bezpieczne pozycjonowanie we wszystkich skomplikowanych i zablokowanych sygnałami scenariuszach pracy,staje się najważniejszym rozwiązaniem nawigacyjnym dla autonomicznych systemów przemysłowych i obrony nowej generacji na całym świecie.