نظام الملاحة بالقصور الذاتي

يُعدّ تحديد المواقع في الوقت الفعلي بدقة تصل إلى مستوى السنتيمتر أمرًا بالغ الأهمية في مجالات مثل القيادة الذاتية والزراعة الدقيقة ومسح الطائرات المسيّرة. يُحسّن نظام I3700 ثنائي الهوائي GNSS/INS من Micro-Magic تقنية RTK من خلال التغلب على قيود مثل حجب الإشارة، مما يُتيح ملاحة دقيقة وموثوقة في البيئات المعقدة. يدعم هذا النظام تطبيقات الجيل القادم بفضل دقة تحديد المواقع العالية.في المجالات الرقمية المتقدمة، مثل القيادة الذاتية والزراعة الدقيقة ومسح الطائرات بدون طيار، أصبح تحديد المواقع في الوقت الفعلي بدقة تصل إلى مستوى السنتيمتر مطلبًا أساسيًا. تعمل تقنية تحديد المواقع الحركية في الوقت الفعلي (RTK) على تقليل أخطاء تحديد المواقع التقليدية باستخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) من أمتار إلى سنتيمترات من خلال التعاون بين المحطة الأساسية والجهاز المتحرك. وقد ساهم ظهور نظام الملاحة المتكامل عالي الأداء ثنائي الهوائي I3700 من شركة مايكرو ماجيك في تعزيز قدرة تقنية RTK على التكيف مع الظروف البيئية المختلفة وزيادة موثوقيتها، مما يبشر بعصر جديد من تحديد المواقع عالي الدقة.أولاً: الإنجازات الرئيسية لتقنية تحديد المواقع في الوقت الحقيقي (RTK)يحقق نظام RTK تحديد المواقع بدقة عالية من خلال التعاون بين المحطة الأساسية والمركبة المتنقلة:المحطة الأساسية: يتم وضعها في إحداثيات معروفة، وتقوم بحساب أخطاء إشارة القمر الصناعي في الوقت الفعلي (مثل التأخير الجوي، وانحراف الساعة).المركبة الجوالة: تستقبل بيانات تصحيح الأخطاء من المحطة الأساسية وتدمجها مع ملاحظاتها الخاصة لتحديد الموقع بدقة تصل إلى مستوى السنتيمترالأداء في الوقت الفعلي: نقل البيانات عبر بروتوكولات 4G/NTRIP مع

اكتشف أهم 5 مزايا لتقنية MEMS GNSS/INS، بما في ذلك الكفاءة من حيث التكلفة، والتصميم خفيف الوزن، والدقة العالية. مثالية للطائرات بدون طيار، والطيران، والمسح. في تكنولوجيا الملاحة الحديثة، أصبح نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية/نظام الملاحة بالقصور الذاتي بتقنية الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS GNSS/INS) الحل الأمثل في العديد من مجالات التطبيق نظرًا لمزاياه الفريدة. سواءً كان الأمر يتعلق بالمسح البحري، أو قياس الأراضي، أو الملاحة للطائرات بدون طيار، أو الروبوتات، أو المروحيات، فإن نظام MEMS GNSS/INS يوفر أداءً متميزًا. دعونا نتحدث اليوم عن خمس من أهم مزاياه. أولاً: ما هو نظام الملاحة عبر الأقمار الصناعية/نظام الملاحة بالقصور الذاتي بتقنية MEMS؟نظام MEMS GNSS/INS هو تقنية تدمج نظام الملاحة بالقصور الذاتي MEMS (MINS) مع نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS). ومن خلال الجمع بين مزايا كلا النظامين، يمكنه توفير معلومات عالية الدقة عن الموقع (Position) والسرعة (Velocity) والاتجاه (Attitude)، والتي يُشار إليها اختصارًا بـ PVA.نظام تحديد المواقع العالمي عبر الأقمار الصناعية: يوفر معلومات الموقع المطلق من خلال إشارات الأقمار الصناعية، ولكنه عرضة للتداخل أو انقطاع الإشارات.نظام الملاحة بالقصور الذاتي: يعتمد على أجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي، ويمكنه إخراج بيانات الحركة بشكل مستمر، ولكن هناك مشكلة تراكم الأخطاء. إن تكامل الاثنين يمكّن النظام المتكامل ليس فقط من قمع انحراف الملاحة بالقصور الذاتي ولكن أيضًا من التعويض عن عدم استقرار إشارات GNSS، وبالتالي تحقيق ملاحة عالية الدقة على المدى القصير والمدى الطويل. ثانيًا: تحليل المزايا الخمس الرئيسية1. كفاءة عالية من حيث التكلفةتعتمد صناعة أجهزة MEMS على تقنية الإنتاج واسع النطاق المستخدمة في صناعة أشباه الموصلات، مما يقلل تكلفة الإنتاج بشكل ملحوظ. وبالمقارنة مع أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي التقليدية، مثل الجيروسكوبات الليفية البصرية (FOG)، فإن سعر أنظمة MEMS GNSS/INS أكثر معقولية، ما يجعلها مناسبة لمجموعة أوسع من التطبيقات في مجال الطيران وغيره من المجالات. 2. خفيف الوزن وقابل للحملتتمثل السمة الأساسية لتقنية الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS) في صغر حجمها، حيث يُقاس حجمها عادةً بالميكرومترات. هذا الحجم الصغير يجعلها خيارًا مثاليًا للأجهزة ذات المساحة المحدودة، مثل الطائرات المسيّرة أو الطائرات الصغيرة. كما أن تصميمها خفيف الوزن لا يقلل من الحمل الإجمالي فحسب، بل يُحسّن أيضًا من كفاءة استهلاك الوقود وأداء الطيران. 3. سهولة التركيببفضل تصميمها المدمج، تتيح أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية/أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي بتقنية MEMS إمكانية تركيبها في مواقع مختلفة، سواء على الجناح أو جسم الطائرة أو غيرها من الأماكن الضيقة، كما يسهل دمجها. وتوفر هذه المرونة إمكانيات أوسع لتصميم أنظمة إلكترونيات الطيران الحديثة ومعدات التشغيل الآلي. 4. تصميم منخفض الطاقةأدى تطور تقنية الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS) إلى خفض استهلاك الطاقة بشكل ملحوظ. فمن خلال تحسين دورات إمداد الطاقة وأنماط الطاقة المنخفضة، أصبح استهلاك الطاقة في أنظمة الملاحة العالمية عبر الأقمار الصناعية/أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي (GNSS/INS) التي تعمل بتقنية MEMS أقل بكثير من استهلاك الطاقة في أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي التقليدية. بالنسبة للأجهزة التي تعمل بالبطاريات (مثل الطائرات بدون طيار)، يعني هذا فترات تشغيل أطول ومتطلبات شحن أقل، مما يعزز كفاءة التشغيل بشكل كبير. 5. دمج نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS) يعزز الدقةلا تستطيع أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي البسيطة التي تعمل بتقنية MEMS حساب مسار الحركة إلا بناءً على المواقع النسبية، بينما يوفر نظام GNSS تحديد المواقع المطلقة. ولا يقتصر الجمع بين النظامين على تعويض أوجه القصور في كل منهما فحسب، بل يُصحح أيضًا الأخطاء المتراكمة في أنظمة MEMS INS من خلال خوارزميات الترشيح، مما يحقق دقة أعلى في الملاحة. ثالثًا، حل متميز: نظام MEMS INS السحري الصغيربصفتها شركة رائدة في تكنولوجيا الملاحة بالقصور الذاتي، أطلقت شركة مايكرو-ماجيك ثلاثة منتجات من أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي بتقنية MEMS مدعومة بنظام GNSS، بمستويات دقة مختلفة، لتلبية متطلبات تطبيقات المسح والتطبيقات التكتيكية والصناعية. ومن بينها، يبرز منتج IF3500 المخصص للمسح بشكل خاص.استقرار الانحياز الصفري: 0.06 درجة مئوية/ساعةدقة قياس الارتفاع: 5 سم أو 1%مقياس تسارع MEMS عالي الدقة، بنطاق ±10g، وعدم استقرار انحياز صفري < 30 ميكروغرام يُحقق هذا المنتج تكاملاً سلساً بين نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS) ونظام الملاحة بالقصور الذاتي (INS)، فهو لا يوفر معلومات ملاحية عالية الدقة على المدى القصير فحسب، بل يُصحح أيضاً الأخطاء طويلة المدى باستخدام نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية. إنه خيار مثالي لمختلف التطبيقات التي تتطلب دقة عالية. 四، الاستنتاجتُعيد تقنية MEMS GNSS/INS، بميزاتها من حيث التكلفة المنخفضة، وخفة الوزن، وسهولة التركيب، وانخفاض استهلاك الطاقة، والدقة العالية، تعريف تكنولوجيا الملاحة الحديثة. ويمكنها أن تُضيف قيمة كبيرة للمستخدمين في مجالات مثل الطيران، والمسح، والأتمتة. إذا كنت تبحث عن حل ملاحة فعال وموثوق، فإن تقنية MEMS GNSS/INS تستحق الدراسة بلا شك!IF3600مهما كانت احتياجاتك، فإن مايكرو ماجيك بجانبك.IF3500مهما كانت احتياجاتك، فإن مايكرو ماجيك بجانبك.IF3700مهما كانت احتياجاتك، فإن مايكرو ماجيك بجانبك. 

النقاط الرئيسيةالمنتج: I3500 GNSS-Aided MEMS INSالميزات الرئيسية:المكونات: وحدة قياس القصور الذاتي MEMS ذات التكلفة المنخفضة، ووحدة تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية ذات الهوائي المزدوج، ومقاييس المغناطيسية، ومقياس الضغط الجوي.الوظيفة: توفير بيانات ملاحة عالية الدقة، والحفاظ على الأداء أثناء انقطاعات نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS).التطبيقات: مناسبة للطائرات بدون طيار، والملاحة الذاتية، والمسح، وتحليل الحركة.الملاحة بالقصور الذاتي: تجمع بين القياسات بالقصور الذاتي لحساب الموقع والسرعة والاتجاه.الخلاصة: يجسد جهاز I3500 التكامل بين أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي MEMS وأنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية GNSS، مما يعزز موثوقية ودقة الملاحة في مختلف القطاعات. يشير نظام الملاحة المتكامل MINS/GNSS إلى دمج المعلومات من كلٍّ من نظام الملاحة بالقصور الذاتي MINS (نظام الملاحة بالقصور الذاتي MEMS) ونظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية GNSS (نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية). يجمع هذا التكامل بين نقاط قوة النظامين ليكمل كل منهما الآخر ويحقق نتائج دقيقة في تحديد الموقع والسرعة والاتجاه (PVA).تصنيف أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي الكهروميكانيكية الدقيقةبعد أكثر من 30 عامًا من التطوير، شهدت تقنية القياس بالقصور الذاتي بتقنية الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS) تقدمًا سريعًا وانتشارًا واسعًا. وقد ظهرت العديد من أجهزة القياس بالقصور الذاتي وأنظمة الملاحة بالقصور الذاتي بتقنية MEMS العملية، والتي وجدت استخدامًا مكثفًا في مجالات مثل صناعات الطيران والفضاء، والبحرية، والسيارات. وقد مثّلت الجيروسكوبات التكتيكية بتقنية MEMS (بثبات انحراف يتراوح بين 0.1 درجة/ساعة و10 درجات/ساعة، 1σ) ومقاييس التسارع عالية الدقة بتقنية MEMS (بثبات انحراف يتراوح بين 10⁻⁵g و10⁻⁶g، 1σ) بداية دخول أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي بتقنية MEMS التكتيكية إلى مرحلة التطبيقات العملية.بشكل عام، يمكن تصنيف أنظمة MEMS بالقصور الذاتي إلى ثلاثة مستويات: مجموعة أجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي (ISA)، ووحدة قياس القصور الذاتي (IMU)، ونظام الملاحة بالقصور الذاتي (INS)، كما هو موضح في الشكل 1.الشكل 1: ثلاثة مستويات من MEMS Ins (2)MEMS ISA: يتكون فقط من ثلاثة جيروسكوبات MEMS وثلاثة مقاييس تسارع MEMS، ويفتقر إلى القدرة على العمل بشكل مستقل.وحدة القياس بالقصور الذاتي MEMS: تعتمد على MEMS ISA عن طريق إضافة محولات A/D، ورقائق المعالجة الرياضية، وبرامج محددة، مما يتيح لها جمع ومعالجة المعلومات بالقصور الذاتي بشكل مستقل.نظام الملاحة بالقصور الذاتي بتقنية الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS INS): يطور هذا النظام تقنية وحدة القياس بالقصور الذاتي بتقنية الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS IMU) من خلال دمج تحويل الإحداثيات وعمليات الترشيح والوحدات المساعدة، والتي تشمل عادةً أجهزة قياس المغناطيسية ولوحات استقبال نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS). وتُعد أجهزة الاستشعار المساعدة، مثل أجهزة قياس المغناطيسية، ذات أهمية بالغة في تسهيل محاذاة نظام الملاحة بالقصور الذاتي بتقنية الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS INS) وتحسين أدائه.تُعد نماذج MEMS INS (نظام الملاحة بالقصور الذاتي للأنظمة الميكانيكية من شركة Micro-Magic Inc) الثلاثة التي تم إطلاقها حديثًا من قبل شركة Ericco، والموضحة في الصورة أدناه، مناسبة للتطبيقات في الطائرات بدون طيار، ومسجلات الرحلات، والمركبات الذكية غير المأهولة، وتحديد مواقع واتجاهات الطرق، واكتشاف القنوات، والمركبات السطحية غير المأهولة، والمركبات تحت الماء.الشكل 2: نماذج MEMS Ins الثلاثة التي أطلقتها شركة Ericco حديثًاكيف يعمل نظام الملاحة بالقصور الذاتي المدعوم بنظام GNSS MEMSيوفر نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS) للمستخدمين معلومات دقيقة للغاية عن الموقع والوقت المطلقين في جميع الأحوال الجوية، بينما توفر أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي (INS) دقة عالية على المدى القصير واستقلالية قوية. تعزز خصائصهما المتكاملة الأداء العام: إذ يمكن لنظام الملاحة بالقصور الذاتي (INS) الاستفادة من دقته العالية على المدى القصير لتزويد نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS) بمعلومات ملاحة أكثر استمرارية وشمولية، بينما يساعد نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS) في تقدير معلمات خطأ نظام الملاحة بالقصور الذاتي (INS) مثل الانحياز، مما يؤدي إلى الحصول على قياسات أكثر دقة وتقليل انحراف نظام الملاحة بالقصور الذاتي (INS).الشكل 3: ثلاثة مستويات من أنظمة MEMSيستخدم نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS) إشارات من الأقمار الصناعية في مداراتها لحساب الموقع والوقت والسرعة. وطالما أن الهوائي متصل بخط رؤية مباشر مع أربعة أقمار صناعية على الأقل، يحقق نظام الملاحة GNSS دقة فائقة. أما عندما تحجب عوائق مثل الأشجار أو المباني رؤية الأقمار الصناعية، يصبح الملاحة غير موثوقة أو مستحيلة.يحسب نظام الملاحة بالقصور الذاتي (INS) تغيرات الموقع النسبي بمرور الوقت باستخدام معلومات معدل الدوران والتسارع من وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU). تتكون وحدة القياس بالقصور الذاتي من ستة مستشعرات متكاملة مرتبة على ثلاثة محاور متعامدة. يحتوي كل محور على مقياس تسارع وجيروسكوب. يقيس مقياس التسارع التسارع الخطي، بينما يقيس الجيروسكوب معدل الدوران. بفضل هذه المستشعرات، تستطيع وحدة القياس بالقصور الذاتي قياس حركتها النسبية بدقة في الفضاء ثلاثي الأبعاد.يستخدم نظام الملاحة بالقصور الذاتي هذه القياسات لحساب الموقع والسرعة. ومن مزايا قياسات وحدة القياس بالقصور الذاتي أنها توفر حلولًا زاوية حول المحاور الثلاثة. يقوم نظام الملاحة بالقصور الذاتي بتحويل هذه الحلول الزاوية إلى اتجاهات محلية (الدوران، والميل، والانعراج)، موفرًا هذه البيانات إلى جانب الموقع والسرعة.الشكل 4: نظام إحداثيات جسم وحدة القياس بالقصور الذاتيتُعدّ تقنية تحديد المواقع الحركية في الوقت الحقيقي (RTK) خوارزمية متطورة وعالية الدقة لتحديد المواقع ضمن أنظمة الملاحة العالمية عبر الأقمار الصناعية (GNSS)، قادرة على تحقيق دقة تصل إلى مستوى السنتيمتر في البيئات المفتوحة. مع ذلك، في البيئات الحضرية المعقدة، تُقلّل عوائق الإشارة والتداخلات من معدل تحديد المواقع بدقة، مما يؤدي إلى انخفاض قدرة تحديد المواقع. لذا، يُعدّ البحث في أنظمة تحديد المواقع المتكاملة بين خوارزمية RTK وأنظمة الملاحة بالقصور الذاتي (INS) أمرًا بالغ الأهمية في مجالات مثل الملاحة الذاتية، والمسح ورسم الخرائط، وتحليل الحركة.أطلقت شركة مايكرو-ماجيك مؤخرًا طائرة I3500، وهي نظام ملاحة بالقصور الذاتي (INS) يعمل بتقنية MEMS، يتميز بانخفاض تكلفته، ومزود بوحدة قياس بالقصور الذاتي (IMU) عالية الموثوقية، ووحدة تحديد المواقع والاتجاه عبر الأقمار الصناعية ثنائية الهوائي. كما يشتمل على مقياس مغناطيسي ومقياس ضغط جوي، مما يُمكّن الطائرة من حساب زاوية الميل، وبالتالي توجيهها إلى الارتفاع المطلوب.خاتمةيُحسّن دمج أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي بتقنية MEMS مع تقنية GNSS دقة الملاحة بشكل ملحوظ من خلال الجمع بين مزايا كل منهما. وبفضل تطورها السريع، تُستخدم أنظمة MEMS INS على نطاق واسع في صناعات الطيران والفضاء، والنقل البحري، والسيارات. توفر تقنية GNSS تحديدًا دقيقًا للموقع، بينما تضمن أنظمة MEMS INS استمرارية الملاحة حتى في حالات انقطاع إشارة GNSS.يجسد جهاز I3500 من شركة Micro-Magic Inc هذا التكامل، حيث يقدم بيانات ملاحة عالية الدقة، وهو مثالي للملاحة الذاتية والمسح وتحليل الحركة.باختصار، يُحدث دمج نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS) ونظام الملاحة بالقصور الذاتي الكهروميكانيكي (MEMS INS) ثورة في الملاحة من خلال تحسين الدقة والموثوقية والتنوع في مختلف التطبيقات. I3500نظام الملاحة بالقصور الذاتي I3500 عالي الدقة ثلاثي المحاور بتقنية MEMS