حساب موضع بيانات الملاحة بالقصور الذاتي البحت (IMU)
Jan 14, 2025
النقاط الرئيسيةالمنتج: نظام ملاحة بالقصور الذاتي (INS) يعتمد على IMUالميزات الرئيسية:المكونات: يستخدم مقاييس التسارع والجيروسكوبات MEMS لقياس التسارع والسرعة الزاوية في الوقت الحقيقي.الوظيفة: يدمج بيانات الموقف والموقف الأولية مع قياسات IMU لحساب الموقف والموقف في الوقت الحقيقي.التطبيقات: مثالية للملاحة الداخلية والفضاء والأنظمة المستقلة والروبوتات.التحديات: يعالج أخطاء المستشعر، والانجراف التراكمي، وتأثيرات البيئة الديناميكية من خلال طرق المعايرة والتصفية.الاستنتاج: يوفر تحديد المواقع بدقة في البيئات الصعبة، مع أداء قوي عند دمجه مع أنظمة تحديد المواقع المساعدة مثل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). يعد حساب موضع بيانات القصور الذاتي النقية (IMU) من تقنيات تحديد المواقع الشائعة. يقوم بحساب الكائن المستهدف في الوقت الفعلي باستخدام معلومات التسارع والسرعة الزاوية التي تم الحصول عليها بواسطة وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU)، بالإضافة إلى معلومات الموقع الأولي والموقف. موقف. ستقدم هذه المقالة المبادئ وسيناريوهات التطبيق وبعض التحديات التقنية ذات الصلة لحساب موضع بيانات الملاحة بالقصور الذاتي.1. مبدأ حساب الموقع بناءً على بيانات الملاحة بالقصور الذاتييعد حساب موضع بيانات الملاحة بالقصور الذاتي الخالص طريقة لتحديد المواقع تعتمد على مبدأ قياس القصور الذاتي. IMU عبارة عن مستشعر يدمج مقياس التسارع والجيروسكوب. من خلال قياس التسارع والسرعة الزاوية للكائن المستهدف في ثلاثة اتجاهات، يمكن استخلاص معلومات موضع واتجاه الكائن المستهدف.في حساب موضع بيانات الملاحة بالقصور الذاتي، من الضروري أولاً الحصول على معلومات الموقع الأولي والموقف للكائن المستهدف. ويمكن تحقيق ذلك عن طريق إدخال أجهزة استشعار أخرى (مثل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، والبوصلة، وما إلى ذلك) أو المعايرة اليدوية. تلعب معلومات الموقف الأولي والموقف دورًا مهمًا في عملية الحل. إنها توفر نقطة بداية بحيث يمكن تحويل بيانات التسارع والسرعة الزاوية التي تم قياسها بواسطة IMU إلى الإزاحة الفعلية وتغييرات الموقف للكائن المستهدف.بعد ذلك، استنادًا إلى بيانات التسارع والسرعة الزاوية التي تم قياسها بواسطة IMU، بالإضافة إلى معلومات الموقع الأولي والموقف، يمكن استخدام التكامل العددي أو خوارزميات التصفية لحساب موضع الكائن المستهدف في الوقت الفعلي. تحصل طريقة التكامل العددي على سرعة وإزاحة الكائن المستهدف من خلال فصل ودمج بيانات التسارع والسرعة الزاوية. تستخدم خوارزمية التصفية طرقًا مثل تصفية كالمان أو تصفية كالمان الموسعة لتصفية البيانات المقاسة بواسطة IMU للحصول على تقدير موضع الكائن المستهدف وموقفه.2. سيناريوهات التطبيق لحساب موضع بيانات الملاحة بالقصور الذاتييتم استخدام حساب الموضع استنادًا إلى بيانات الملاحة بالقصور الذاتي على نطاق واسع في العديد من المجالات. من بينها، يعد التنقل الداخلي أحد سيناريوهات التطبيق النموذجية لحساب موضع بيانات الملاحة بالقصور الذاتي. في البيئات الداخلية، عادةً ما تكون إشارات GPS غير قادرة على الوصول، ويمكن لحساب موضع بيانات الملاحة بالقصور الذاتي النقي استخدام البيانات المقاسة بواسطة IMU لتحقيق تحديد موضع دقيق للأشياء المستهدفة في الداخل. وهذا له أهمية كبيرة في مجالات مثل القيادة الذاتية وروبوتات الملاحة الداخلية.يمكن أيضًا استخدام حساب موضع بيانات الملاحة بالقصور الذاتي في مجال الفضاء الجوي. في الطائرات، نظرًا لاحتمال تداخل إشارة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) على ارتفاعات عالية أو بعيدًا عن الأرض، يمكن استخدام حساب موقع بيانات الملاحة بالقصور الذاتي كطريقة احتياطية لتحديد المواقع. ويمكنه حساب موقع الطائرة واتجاهها في الوقت الفعلي من خلال البيانات المقاسة بواسطة IMU، وتقديمها إلى نظام التحكم في الطيران لتحقيق استقرار الموقف وتخطيط مسار الرحلة.3. تحديات حساب الموقع باستخدام بيانات الملاحة بالقصور الذاتيلا يزال حساب الموقع استنادًا إلى بيانات الملاحة بالقصور الذاتي يواجه بعض التحديات في التطبيقات العملية. بادئ ذي بدء، يحتوي مستشعر IMU نفسه على أخطاء وضوضاء، مما سيؤثر على دقة تحديد المواقع. من أجل تحسين دقة الحل، يحتاج مستشعر IMU إلى معايرة وتعويض الخطأ، ويتم استخدام خوارزمية تصفية مناسبة لتقليل الخطأ.حساب الموقع بناءً على بيانات الملاحة بالقصور الذاتي النقي يكون عرضة للأخطاء التراكمية أثناء الحركات طويلة المدى. نظرًا لخصائص عملية التكامل، حتى لو كانت دقة القياس لمستشعر IMU عالية، فإن التكامل طويل المدى سيؤدي إلى تراكم أخطاء تحديد المواقع. من أجل حل هذه المشكلة، يمكن تقديم وسائل تحديد المواقع الأخرى (مثل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وأجهزة الاستشعار البصرية، وما إلى ذلك) لتحديد المواقع المساعدة، أو يمكن استخدام طريقة الملاحة بالقصور الذاتي المقترنة بإحكام.يحتاج حساب الموقع استنادًا إلى بيانات الملاحة بالقصور الذاتي النقية أيضًا إلى مراعاة تأثير البيئة الديناميكية. في بيئة ديناميكية، قد يتأثر الكائن المستهدف بقوى خارجية، مما يتسبب في انحرافات في البيانات المقاسة بواسطة IMU. ومن أجل تحسين قوة الحل، يمكن تعويض تأثيرات البيئات الديناميكية من خلال طرق مثل تقدير الحركة والمعايرة الديناميكية.تلخيصيعد حساب موضع البيانات بالقصور الذاتي النقي طريقة لتحديد المواقع تعتمد على قياس IMU. من خلال الحصول على بيانات التسارع والسرعة الزاوية، بالإضافة إلى معلومات الموقع الأولي والاتجاه، يتم حساب موضع واتجاه الكائن المستهدف في الوقت الفعلي. لديها تطبيقات واسعة في الملاحة الداخلية والفضاء وغيرها من المجالات. ومع ذلك، فإن حساب موضع بيانات الملاحة بالقصور الذاتي النقي يواجه أيضًا تحديات مثل خطأ المعايرة، والخطأ التراكمي، والبيئة الديناميكية. من أجل تحسين دقة الحل ومتانته، يجب اعتماد طرق المعايرة المناسبة وخوارزميات التصفية وطرق تحديد المواقع المساعدة. تتميز وحدة MEMS IMU التي طورتها شركة Micro-Magic Inc بشكل مستقل بدقة عالية نسبيًا، مثل UF300A وUF300B، والتي تتمتع بدقة أعلى وهي منتجات من فئة الملاحة. إذا كنت تريد معرفة المزيد عن IMU، يرجى الاتصال بالفنيين المحترفين لدينا في أقرب وقت ممكن. يو اف 300وحدة قياس القصور الذاتي المصغرة عالية الدقة وحدة قياس القصور الذاتي للألياف البصرية -