وطن

مصنع نظام الملاحة المتكاملة بالقصور الذاتي

  • لماذا يجب أن نستخدم MEMS GNSS / INS؟
    لماذا يجب أن نستخدم MEMS GNSS / INS؟ Dec 20, 2024
    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
  • الحلول الشائعة للملاحة المتكاملة للملاحة المتكاملة في إطار فقدان الإشارات الساتلية
    الحلول الشائعة للملاحة المتكاملة للملاحة المتكاملة في إطار فقدان الإشارات الساتلية Jan 06, 2025
    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).
  • AHRS Sensor vs Inertial Navigation System: In-depth Analysis of Differences and Applications
    AHRS Sensor vs Inertial Navigation System: In-depth Analysis of Differences and Applications Apr 02, 2025
    In the design of navigation and control systems, AHRS (Attitude and Heading Reference System) and INS (Inertial Navigation System) are two key technical modules. Although they are both based on inertial measurement units (IMUs), their processing methods, output results, and application scopes are essentially different. This article will compare AHRS and INS in depth from the dimensions of system composition, sensor fusion algorithm, mathematical model, error source analysis, and typical applications, to provide theoretical and application support for engineering practice and research. 1. System Structure Overview AHRS System Structure AHRS systems are usually composed of three types of sensors:Three-axis gyroscopes (Angular Rate Sensors);Three-axis accelerometers (Linear Acceleration Sensors);Three-axis magnetometers (Earth Magnetic Field Sensors) These data are fused through a filtering algorithm to estimate the current three-dimensional posture (expressed in Euler angles or quaternions). INS system structure INS systems are usually composed of IMU (gyroscope + accelerometer), and realize navigation functions through integral calculation: Integrate acceleration to get velocity, and then integrate to get position; Integrate angular velocity to calculate attitude changes. INS can be integrated into an "autonomous navigation system" to achieve continuous positioning for a certain period of time even in an environment where GPS is not available. 2. Core Mathematical Formulas and Calculation Process 1. Attitude estimation (AHRS) Assume that the three-axis angular velocity isUsing quaternionRepresents the posture, then the posture update formula is as follows: Combined with the magnetometer and accelerometer, attitude error correction is achieved through complementary filtering or extended Kalman filtering (EKF). Schematic diagram of attitude error correction formula (complementary filtering):             2. Inertial Navigation (INS) The core of INS is to integrate acceleration twice: Speed ​​calculation: Position calculation: Since the IMU data contains noise and bias, the integration process will lead to the accumulation of errors (drift): To this end, INS is often fused with GPS, vision, or UWB to constrain error drift. 3. Error model analysis Error Source AHRS INS Gyroscope Bias Causes slow attitude drift, correctable via magnetometer Accumulates into significant drift in attitude, velocity, and position Accelerometer Error Affects gravity direction estimation Severely impacts position estimation; long-term errors grow quadratically Magnetometer Interference Impacts yaw (heading) estimation Generally unaffected (no magnetometer used) Numerical Integration Error First-order integration with manageable errors Second-order integration leads to significant errors Algorithm Robustness High (mature attitude decoupling algorithms) Moderate; requires robust filtering and error modeling support 4. Comparison of Sensor Fusion Algorithms Algorithm Type Typical Usage in AHRS Typical Usage in INS Complementary Filtering Fast attitude fusion for low-computational-power devices Rarely used (insufficient precision) Kalman Filter (EKF) Fuses gyro, accelerometer, and magnetometer to correct errors Fuses gyro, accelerometer, and external references (e.g., GPS) Zero-Velocity Update (ZUPT) Not used Commonly applied in pedestrian navigation to reduce drift SLAM/Visual-Inertial Navigation Not applicable Combined with visual sensors to enhance navigation accuracy   5. Comparison of Typical Application Scenarios Application AHRS INS Small UAVs ✅ For attitude control & heading estimation ✅ Used for path planning or in GPS-denied environments VR/AR Headsets ✅ Provides head orientation tracking ❌ Not required (position accuracy unnecessary) Autonomous Vehicles ❌ Attitude alone insufficient for navigation ✅ Critical for high-precision map matching and dead reckoning in GPS-denied zones Rocket Guidance ❌ Insufficient precision for standalone use ✅ High-precision INS required in high-dynamic environments Underground/Underwater ❌ Magnetometer failure in such environments ✅ Combines with sonar/UWB for precise navigation 6. Summary: A5000 vs I3700: Practical application of high-precision sensors in AHRS and INS A5000 – High-precision MEMS AHRS attitude sensor A5000 is a highly integrated digital output high-precision AHRS (attitude and heading reference system). Its core features include: Built-in three-axis high-precision accelerometer, gyroscope and magnetometer Use 6-state Kalman filter for sensor fusion to enhance the robustness of attitude estimation Output includes heading angle (Yaw), pitch angle (Pitch), roll angle (Roll) and angular velocity, acceleration information Suitable for attitude perception scenarios such as drones, robots, mining vehicles, AGVs, agricultural automation equipment, etc. Miniature design, suitable for space-constrained applications   I3700 – Full-featured Inertial Navigation System (INS) In contrast, the I3700 is an inertial navigation system for high-dynamic autonomous navigation applications, integrating a high-performance IMU module and supporting fusion with external signals (such as GPS). Its key features include: Output attitude angle + velocity + 3D position, supporting long-term navigation Suitable for scenarios that require full autonomous navigation capabilities, such as underground mines, GPS-free environments, precision agriculture or marine unmanned systems Supports multiple data interfaces, compatible with SLAM, GPS, and UWB fusion systems   With a powerful digital signal processing unit, it has excellent stability and long-term drift control capabilities A5000 Heading 9 Axis Navigation System Navigational Guided System Low Price High Accuracy   I3700 High Accuracy Agricultural Gps Tracker Module Consumption Inertial Navigation System Mtk Rtk Gnss Rtk Antenna Rtk Algorithm
Subscibe To Newsletter
من فضلك تابع القراءة، ابق على اطلاع، اشترك، ونحن نرحب بك لتخبرنا برأيك.
f y

اترك رسالة

اترك رسالة
إذا كنت مهتما بمنتجاتنا وتريد معرفة المزيد من التفاصيل ، فالرجاء ترك رسالة هنا ، وسوف نقوم بالرد عليك في أقرب وقت ممكن.
إرسال

وطن

منتجات

واتس اب

اتصل بنا