النقاط الرئيسيةالمنتج: نظام MEMS GNSS/INS من شركة Micro-Magic Inc، بما في ذلك الطراز I3500 لتطبيقات رسم الخرائط.سمات:الحجم: صغير الحجم وخفيف الوزن لسهولة التكاملالدقة: 2.5 درجة/ساعة عدم استقرار متحيز، 0.028 درجة/√ساعة مشي عشوائي زاويمقياس تسارع MEMS: نطاق ±6 جرام، عدم استقرار متحيز

النقاط الرئيسيةالمنتج: حلول الملاحة المتكاملة GNSS/INSالميزات الرئيسية:المكونات: يتضمن النظام المتكامل جهاز استقبال GNSS، ووحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU)، وأجهزة استشعار اختيارية مثل LiDAR أو عدادات المسافات.الوظيفة: يحافظ على الدقة والثبات أثناء فقدان إشارة GNSS باستخدام أجهزة استشعار إضافية أو قيود حالة الحركة مثل ZUPT.التطبيقات: مثالي للملاحة الحضرية، والتعدين، وقطع الأشجار، والبيئات الأخرى التي تحتوي على عوائق محتملة للإشارة.التنقل بالقصور الذاتي: يستخدم الجيروسكوبات ومقاييس التسارع لقياس الموقع والسرعة والتسارع.الاستنتاج: يتطور تصميم النظام المتكامل، مع حلول تعزز المتانة في البيئات الصعبة مع الموازنة بين التكلفة والتعقيد.في نظام الملاحة المتكامل GNSS/INS، تلعب قياسات GNSS دورًا حاسمًا في تصحيح INS. ولذلك فإن الأداء السليم للنظام المتكامل يعتمد على استمرارية واستقرار إشارات الأقمار الصناعية. ومع ذلك، عندما يعمل النظام تحت الجسور أو مظلات الأشجار أو داخل المباني الحضرية، يمكن بسهولة إعاقة إشارات الأقمار الصناعية أو التداخل معها، مما قد يؤدي إلى فقدان القفل في جهاز استقبال GNSS. وتناقش هذه المقالة الحلول للحفاظ على الدقة والاستقرار أنظمة الملاحة المتكاملة GNSS/INS عند فقدان إشارات الأقمار الصناعية.عندما تكون إشارة القمر الصناعي غير متاحة لفترة طويلة، يؤدي عدم وجود تصحيحات GNSS إلى تراكم أخطاء INS بسرعة، خاصة في الأنظمة ذات وحدات قياس القصور الذاتي ذات الدقة المنخفضة. وتؤدي هذه المشكلة إلى تراجع دقة واستقرار واستمرارية تشغيل النظام المتكامل. وبالتالي، فمن الضروري معالجة هذه المشكلة لتعزيز قوة النظام المتكامل في مثل هذه البيئات المعقدة.1. حلان رئيسيان لمعالجة فقدان إشارة GNSS/INSيوجد حاليًا حلان رئيسيان لمعالجة سيناريو فقدان إشارة القمر الصناعي.الحل 1: دمج أجهزة الاستشعار الإضافيةمن ناحية، يمكن دمج أجهزة استشعار إضافية في نظام GNSS/INS الحالي، مثل عدادات المسافات، وLiDAR، وأجهزة الاستشعار الفلكية، وأجهزة الاستشعار البصرية. وبالتالي، عندما يؤدي فقدان إشارة القمر الصناعي إلى عدم توفر نظام GNSS، يمكن لأجهزة الاستشعار المضافة حديثًا توفير معلومات القياس وتشكيل نظام متكامل جديد مع INS لمنع تراكم أخطاء INS. تتضمن مشكلات هذا النهج زيادة تكاليف النظام بسبب أجهزة الاستشعار الإضافية وتعقيد التصميم المحتمل إذا كانت أجهزة الاستشعار الجديدة تتطلب نماذج تصفية معقدة.الشكل 1 نظرة عامة على نظام الملاحة المتكامل GNSS IMU ODO LiDAR SLAM.الحل 2: تقنية ZUPTمن ناحية أخرى، يمكن إنشاء نموذج تحديد المواقع مع قيود حالة الحركة بناءً على خصائص حركة السيارة. ولا تتطلب هذه الطريقة إضافة أجهزة استشعار جديدة إلى النظام المتكامل الحالي، وبالتالي تجنب التكاليف الإضافية. عندما لا يكون GNSS متاحًا، يتم توفير معلومات القياس الجديدة من خلال قيود حالة الحركة لقمع انحراف INS. على سبيل المثال، عندما تكون السيارة ثابتة، يمكن تطبيق تقنية التحديث الصفري السرعة (ZUPT) لمنع تراكم أخطاء INS.ZUPT هي طريقة منخفضة التكلفة وشائعة الاستخدام للتخفيف من تباعد INS. عندما تكون السيارة متوقفة، يجب أن تكون سرعة السيارة صفرًا نظريًا. ومع ذلك، نظرًا لتراكم أخطاء INS بمرور الوقت، فإن سرعة الإخراج ليست صفرًا، لذلك يمكن استخدام سرعة إخراج INS كمقياس لخطأ السرعة. وبالتالي، استنادًا إلى القيد المتمثل في أن سرعة السيارة صفر، يمكن إنشاء معادلة قياس مقابلة، مما يوفر معلومات القياس للنظام المتكامل ويمنع تراكم أخطاء INS.الشكل 2. المخطط الانسيابي لخوارزمية GNSSIMU المستندة إلى ZUPT المقترنة بإحكام مع CERAV.ومع ذلك، فإن تطبيق ZUPT يتطلب أن تكون السيارة ثابتة، مما يجعلها تقنية تحديث ثابتة للسرعة صفر ولا يمكنها توفير معلومات القياس أثناء المناورات العادية للمركبة. وفي التطبيقات العملية، يتطلب ذلك توقف السيارة بشكل متكرر من حالة الحركة، مما يقلل من قدرتها على المناورة. بالإضافة إلى ذلك، يتطلب ZUPT الكشف الدقيق عن اللحظات الثابتة للمركبة. إذا فشل الاكتشاف، فقد يتم تقديم معلومات قياس غير صحيحة، مما قد يؤدي إلى فشل هذه الطريقة وحتى التسبب في انخفاض دقة النظام المتكامل أو اختلافها.خاتمةيمكن أن يؤدي فقدان إشارات الأقمار الصناعية إلى تراكم الأخطاء بسرعة في نظام INS، خاصة في البيئات المعقدة مثل المناطق الحضرية. يتم تقديم حلين رئيسيين: إضافة أجهزة استشعار إضافية، مثل LiDAR أو أجهزة الاستشعار المرئية، لتوفير قياسات بديلة، أو استخدام قيود حالة الحركة مثل تقنية Zero-Velocity Update (ZUPT) لتصحيح أخطاء INS. ولكل نهج مزاياه وتحدياته الخاصة، حيث يؤدي تكامل أجهزة الاستشعار إلى زيادة التكاليف والتعقيد، بينما يتطلب ZUPT أن تكون السيارة ثابتة ويتم اكتشافها بدقة لتكون فعالة.تعد شركة Micro-Magic Inc في طليعة تكنولوجيا الملاحة بالقصور الذاتي وقد قدمت مؤخرًا ثلاثة منتجات MEMS INS بمساعدة GNSS بمستويات مختلفة من الدقة (المستوى الصناعي والمستوى التكتيكي ومستوى الملاحة). ومن الجدير بالذكر أن المستوى الصناعي MEMS GNSS/INS I3500 يتميز بعدم استقرار متحيز قدره 2.5 درجة/ساعة وسير عشوائي زاوي قدره 0.028 درجة/√ساعة، إلى جانب مقياس تسارع MEMS عالي الدقة مع نطاق كبير (±6 جرام، عدم استقرار متحيز صفر).