في مجال التنقل بالقصور الذاتي (INS) ، الدقة عمومًا إلى درجة الانحراف بين القيم المقدرة التي يوفرها نظام الملاحة أو جهاز القياس والقيم الحقيقية. الدقة هي مقياس رئيسي لتقييم أداء نظام الملاحة ويؤثر بشكل مباشر على موثوقية وفعالية النظام في البيئات المعقدة ، مثل عندما تضيع المراجع الخارجية ، أو فقدان إشارات GPS أو تدخلها.
تعريف الدقة في أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي:
- دقة الموقف:
- يشير إلى الفرق بين الموقف المقدر والموقف الحقيقي. يستخدم INS مستشعرات بالقصور الذاتي (على سبيل المثال ، مقاييس التسارع ، الجيروسكوبات) لمراقبة الحركة ويحسب الموضع من خلال دمج التسارع والسرعة الزاوية. بسبب تراكم أخطاء المستشعر ، قد تتحلل دقة الموقف تدريجياً بمرور الوقت.
- عادة ما يتم التعبير عن دقة الموقف بالأمتار (م) .
- دقة السرعة:
- يشير إلى الفرق بين السرعة المقدرة والسرعة الحقيقية. يقوم INS بتقدير السرعة عن طريق قياس التسارع، ولكن بسبب أخطاء مقياس التسارع، تزداد أخطاء تقدير السرعة بمرور الوقت.
- يتم التعبير عن دقة السرعة بالأمتار في الثانية (م/ث) أو بالكيلومترات في الساعة (كم/س) .
- دقة العنوان:
- يشير إلى الفرق بين العنوان المقدر (الاتجاه) والعنوان الحقيقي. يستخدم INS الجيروسكوب لقياس السرعة الزاوية ، والتي يتم استخدامها بعد ذلك لتقدير العنوان. تنشأ الأخطاء من التحيزات والانجراف وعوامل أخرى في الجيروسكوب.
- عادة ما يتم التعبير عن دقة العنوان الدرجات (°) .
- دقة الموقف:
- يشير إلى الفرق بين الموقف المقدر (زوايا الملعب ، لفة ، ياو) والموقف الحقيقي. ترتبط دقة الموقف ارتباطًا وثيقًا بدقة العنوان وجودة مقاييس التسارع والجيروسكوب.
- عادة ما يتم التعبير عن دقة الموقف الدرجات (°) .
العوامل التي تؤثر على الدقة:
- أخطاء المستشعر:
- أخطاء التسارع (على سبيل المثال ، تحيز صفر ، أخطاء عامل المقياس ، الضوضاء) وأخطاء الجيروسكوب (على سبيل المثال ، الانجراف التحيز ، الضوضاء ، أخطاء عامل المقياس) هي محددات رئيسية لدقة INS.
- بمرور الوقت ، تتراكم أخطاء المستشعر ، مما يؤثر على دقة الموقف وتقدير الموقف.
- أخطاء تكامل النظام:
- تؤثر الأخطاء في تكامل مقاييس التسارع والغروسات ، ومعايرة المستشعر ، وتكوينات الأجهزة الأخرى (على سبيل المثال ، هوائي ، أنظمة الكمبيوتر) أيضًا على الدقة الكلية.
- الشروط الأولية ودقة المحاذاة:
- يمكن أن تؤدي الأخطاء في تحديد الموضع الأولي أو السرعة والموقف ، أو الأخطاء المحاذاة ، إلى انخفاض في دقة المكتبات الإضافية بأكملها. لذلك ، فإن مراحل بدء التشغيل ومراحل المحاذاة الأولية للـ INS هي أمر حاسم.
- التدخل الخارجي:
- يمكن أن تؤثر العوامل الخارجية مثل الحقول المغناطيسية ، وتغيرات درجات الحرارة ، والاهتزازات على أداء المستشعرات ، وبالتالي التأثير على الدقة.
علاقة الدقة والخطأ:
في التنقل بالقصور الذاتي ، غالبًا ما ترتبط الدقة بالخطأ (خطأ). على سبيل المثال ، الخطأ التراكمي والانجراف هما الأسباب الأساسية لتدهور الدقة. بمرور الوقت ، تتراكم أخطاء النظام ، مما يؤدي إلى انخفاض تدريجي في دقة التنقل. بشكل عام ، تعمل INS بشكل جيد على فترات قصيرة ، لكن الدقة تنخفض مع تقدم الوقت.
المقاييس الشائعة للدقة والخطأ:
- الانحراف المعياري : يمثل نطاق التقلب بين القيم المقاسة والقيم الحقيقية ، مما يعكس استقرار دقة النظام.
- الحد الأقصى للخطأ : أكبر انحراف لموضع النظام أو السرعة أو التوجه خلال فترة زمنية معينة.
- جذر متوسط الخطأ المربع (RMSE) : يأخذ في الاعتبار حجم وتوزيع الأخطاء ، المستخدمة عادة لوصف الدقة الكلية للنظام.
الدقة مقابل الدقة:
- الدقة : تشير إلى مدى قرب إخراج النظام من القيمة الحقيقية. يستخدم عادة لوصف الفرق بين الموضع والسرعة والعنصر وما إلى ذلك ، والقيم الحقيقية.
- الدقة : تشير إلى اتساق إخراج النظام ، أي توزيع الخطأ بين قياسات متعددة. قد يخرج النظام ذي الدقة العالية نتائج متشابهة للغاية عبر قياسات متعددة ، ولكن قد لا تكون هذه النتائج بالضرورة قريبة من القيمة الحقيقية.
تحسين الدقة في أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي:
- أجهزة الاستشعار المساعدة الخارجية : يمكن لأجهزة استشعار مثل GPS وأجهزة استشعار الرؤية وأجهزة الاستشعار المغناطيسية الجيومانية توفير معلومات إضافية لتقليل تراكم الأخطاء في INS.
- خوارزميات الانصهار : يمكن لخوارزميات مثل مرشح Kalman دمج البيانات من أجهزة استشعار مختلفة لتحسين دقة النظام.
- مستشعرات بالقصور الذاتي عالي الدقة : يمكن أن يؤدي استخدام مقاييس التسارع عالية الجودة والجروسكوبات إلى تحسين دقة النظام بشكل كبير ، وخاصة في التحكم في الأخطاء على المدى الطويل.
ملخص:
في التنقل بالقصور الذاتي ، الدقة إلى الانحراف بين إخراج النظام (مثل الموضع ، والسرعة ، والعنوان ، والموقف) والقيم الحقيقية. تتأثر الدقة بعوامل مختلفة ، بما في ذلك أخطاء المستشعر ، وأخطاء المحاذاة الأولية ، والتدخل الخارجي. الدقة هي واحدة من المقاييس الأساسية لتقييم أداء INS ، مما يؤثر بشكل مباشر على فعالية وموثوقية النظام في التنقل والتحكم والتطبيقات الأخرى.
