Навигация MEMS в средах, отказанных от GPS

Современные промышленные, военные и автономные навигационные приложения во всем мире в значительной степени зависят от надежной технологии спутникового позиционирования, в первую очередь известной как GNSS или отслеживание местоположения на основе GPS.Однако, спутниковые сигналы GNSS чрезвычайно хрупкие и легко влияют на них физические препятствия, сложное окружение, электромагнитные помехи и преднамеренное помеха и подделка сигнала.По этой причине,Навигационные среды, в которых отказано в навигации по GPSстали одной из самых больших операционных проблем для беспилотных летательных аппаратов, автономных роботов, военных машин, подземного горного оборудования и систем промышленной автоматизации по всему миру.Поскольку надежность GNSS продолжает снижаться в сложных условиях работы,Инерциальные навигационные системы на базе MEMSстали самым надежным и незаменимым решением для непрерывной, автономной и независимой от сигнала навигации без какой-либо спутниковой поддержки.

А.Окружающая среда с отрицанием GPSобозначает любую операционную область, где спутниковые сигналы позиционирования GNSS полностью недоступны, сильно ослаблены, заблокированы, забиты или цифрово подделаны.Стандартные системы GPS и глобальные системы спутниковой навигации не могут обеспечить стабильные данные о позиционировании, что приводит к сбоям навигации, смещению положения, отклонению маршрута и рискам для безопасности автономного оборудования и пилотируемых транспортных средств.

Общие сценарии работы с отказом от GPS в реальном мире, требующие высокопроизводительных навигационных решений MEMS, включают:

• Промышленная среда внутри помещений: Большие склады, фабричные мастерские, логистические склады и закрытые промышленные здания, где спутниковые сигналы не могут проникать через конструкции зданий.
• Сценарии городского каньона: густонаселённые высокогорные городские районы, где высокие здания блокируют спутниковую линию зрения и вызывают серьезное ослабление сигнала GNSS и интерференции на нескольких маршрутах.
• Подземные и горные работы: подземные шахты, проекты по строительству туннелей, инженерное строительство метрополитена и подземные инспекции трубопроводов с нулевым спутниковым охватом.
• Миссии по подводной навигации: морские подводные роботы, подводное оборудование для инспекции и подводные инженерные машины, которые не могут принимать подводные сигналы GPS.
• Военные и оборонные зоны боевых действий: среды полевых сражений с помехами GNSS, подделкой сигнала, электромагнитным подавлением и враждебными навигационными помехами.

Во всех этих сложных областях GPS традиционная навигация только с помощью GNSS полностью терпит неудачу.Технология инерциальной навигации MEMS - основное альтернативное решение позиционированиядля надежной долгосрочной эксплуатации.

Системы навигации MEMSВ отличие от приемников GNSS, которые зависят от внешних спутниковых сигналов,Инерциальная навигация MEMS работает исключительно с на борту датчиков, что делает его полностью автономным, самостоятельным и невосприимчивым к любым внешним помехам или потере сигналов.

Инерциальная навигация MEMS не требует GPS, GNSS, внешних сигналов базовой станции и поддержки беспроводной сети.Инерциальная навигационная система сама вычисляет данные о положении.Эта функция, независимая от сигнала, обеспечивает стабильные навигационные характеристики даже в самых интенсивных помех и полностью заблокированных мертвых зонах GPS.

В отличие от GNSS, который обновляет данные о позиционировании только на низкой частоте и страдает от прерываний сигнала, INS на базе MEMS обеспечивает высокочастотное непрерывное отслеживание движения,измерение настроения в режиме реального времениОн поддерживает динамическое высокоскоростное движение, сложные изменения положения,и длительной бесперебойной навигации для всех типов автономных платформ.

Современные высококачественные промышленные и оборонные инерционные датчики MEMS отличаются миниатюрным дизайном, легкой структурой и низким энергопотреблением.беспилотные наземные транспортные средства, промышленные роботы, военные транспортные средства, горные машины и портативные инспекционные устройства.Высокая масштабируемость делает навигацию MEMS подходящей как для коммерческой промышленной автоматизации, так и для высококлассных военных приложений..

Основной принцип работыИнерциальные навигационные системы MEMSоснована на алгоритмах инерциальной навигационной системы (INS), которые обрабатывают данные движения в реальном времени, собранные высокоточными инерциальными датчиками MEMS.

• Гироскопы MEMS: Измеряйте угловую скорость в режиме реального времени и вращение положения рельса, включая угол наклона, проката и наклона.
• Акселерометры MEMS: обнаружить линейное ускорение в трех измерениях и рассчитать смещение движения и изменения скорости.

Инерциальный навигационный процессор непрерывно интегрирует данные о угловой скорости и ускорении с течением времени, чтобы рассчитать точныеположение, скорость и ориентация в реальном времениЭтот метод чисто инерциального расчета обеспечивает полностью независимую навигацию при любых условиях, когда GPS не работает.

Для решения незначительных проблем с дрейфом датчиков и достижения долгосрочной высокоточной навигационной производительности современные инерциальные навигационные системы MEMS используют передовыемногодатчиковая технология синтезаСочетая инерционные данные IMU с дополнительными вспомогательными датчиками и интеллектуальными алгоритмами фильтрации, система эффективно снижает шум, исправляет ошибки,и стабилизирует долгосрочные результаты позиционирования.

Обычные датчики, используемые в навигации с синтезом датчиков MEMS:

• Визуальные камеры для визуальной навигации и визуальной коррекции SLAM
• Сенсоры LiDAR для высокоточного сканирования окружающей среды и калибровки позиционирования
• Магнетометры и барометры для компенсации положения и высоты

Профессиональные алгоритмы, такие какФильтрация Калмана и расширенная фильтрация Калмана (EKF)широко применяются для подавления дрейфа датчиков, уменьшения совокупных ошибок и поддержания стабильной и надежной навигации для долгосрочных миссий.

Инерциальная навигация MEMS позволяет промышленным дронам и военным БПЛА выполнять стабильный контроль полетов, автономную инспекцию и точное выполнение миссий в помещениях, городских зданиях,и GPS-загруженные зоны боевых действий без поддержки спутникового позиционирования.

Роботы на складах, заводские AGV и сервисные роботы полагаются на навигацию MEMS для позиционирования в помещениях, избегания препятствий и автоматического планирования маршрута,обеспечение стабильной работы в полностью без GPS помещенных промышленных условиях.

Для военных транспортных средств, тактических БПЛА и систем военных миссий инерциальная навигация MEMS обеспечивает надежное позиционирование даже при тяжелых атаках GNSS,гарантирование безопасности миссии и устойчивости навигации на поле боя.

Горное оборудование, машины для строительства туннелей,и подводных роботов обнаружения все требуют MEMS GPS-отказал навигации для нормальной работы в долгосрочной без спутников подземных и подводных условиях.

Основным ограничением потребительских и недорогих инерциальных датчиков MEMS являетсянавигационный дрейф и накопление ошибокНебольшие отклонения датчиков и шум постепенно накапливаются в течение длительных рабочих часов, вызывая медленное отклонение положения.и суровые стрессы окружающей среды также могут повлиять на стабильность датчика.

• Интеграция мультисенсорного синтеза для уменьшения долгосрочного дрейфа
• ИИ интеллектуальная компенсация ошибок и передовые навигационные алгоритмы
• Профессиональная заводская калибровка, компенсация температуры и технология подавления вибраций
• Комбинация с SLAM и случайной коррекцией GNSS при наличии сигналов

С возрастающей неопределенностью надежности сигналов GNSS во всем мире, инерциальная навигация MEMS стала ключевой базовой технологией для автономных систем, промышленной автоматизации,и оборонной техникиВ будущем направление развития MEMS GPS-навигации включает в себя более высокоточное низкое дрейф MEMS датчиков, ИИ-двигаемых интеллектуальных алгоритмов синтеза датчиков,более глубокая интеграция с системами визуализации и LiDAR, миниатюризация для микрооборудования и более высокая экологическая адаптивность к экстремальным условиям труда.

Инерциальные навигационные системы MEMS для среды, где отсутствует GPSС сильной автономией, высокой стабильностью и широкой адаптивностью, навигация MEMS обеспечивает непрерывную, надежную,и безопасное позиционирование во всех сложных и блокированных сигналами рабочих сценариях,стать самым важным навигационным решением для автономных промышленных и оборонных систем нового поколения во всем мире.