التنقل المتكامل إلى مجموعة البيانات من أجهزة استشعار وأنظمة الملاحة المتعددة لتوفير معلومات أكثر دقة وموثوقية ومستمرة لتحديد المواقع والملاحة والتوقيت. الهدف هو الجمع بين نقاط القوة في الأنظمة المختلفة للتغلب على قيودها الفردية وتوفير حل ملاحي قوي.
- اندماج أجهزة الاستشعار المتعددة:
- عادةً ما يجمع الملاحة المتكاملة بين البيانات من أجهزة استشعار مختلفة مثل GPS/GNSS ، وحدات القياس بالقصور الذاتي (IMU) ، والرادار ، والودار ، والقياس ، ومقاييس المغناطيسية ، ومقاييس الارتفاع . تقيس هذه المستشعرات الجوانب المختلفة للبيئة ، ويتم دمج بياناتها لإنشاء تقدير أكثر دقة لموقف المستخدم وحركته.
- خوارزميات الانصهار المستشعر:
- يتم الجمع بين البيانات من أجهزة استشعار مختلفة باستخدام خوارزميات دمج المستشعر مثل مرشحات Kalman أو مرشحات الجسيمات . تساعد هذه الخوارزميات في دمج القياسات ، وتصحيح الأخطاء في مستشعر واحد مع بيانات من الآخرين ، مما يحسن الدقة الكلية والمتانة.
- التكرار والتسامح مع الأخطاء:
- باستخدام أجهزة استشعار متعددة ، تكون أنظمة التنقل المتكاملة أكثر مرونة في حالات فشل المستشعر أو العوامل البيئية التي قد تؤثر على مستشعر معين (على سبيل المثال ، فقدان إشارة GNSS ، DRIFT IMU). إذا كان نظام واحد غير متاح أو متاح مؤقتًا ، فيمكن للآخرين التعويض ، وضمان التنقل المستمر.
- أنواع أنظمة الملاحة المتكاملة:
- تكامل GNSS/INS : الجمع بين أنظمة القمر الصناعي العالمي (GNSS) مثل GPS مع أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي (INS) . يوفر GNSS بيانات موضع دقيقة ، بينما توفر INS التنقل المستمر حتى عندما تكون إشارات GNSS ضعيفة أو غير متوفرة (على سبيل المثال ، في الأنفاق أو الأخاديد الحضرية).
- GNSS/IMU/مستشعرات أخرى : دمج GNSs مع IMUS أو الرادار أو أنظمة الرؤية (على سبيل المثال ، الكاميرات أو lidar). هذا أمر شائع في المركبات المستقلة والروبوتات والطائرات حيث هناك حاجة إلى دقة عالية في ظل ظروف بيئية مختلفة.
- الطائرات أو الأنظمة المتكاملة للطائرات : دمج GNSS ، الرادار ، السونار ، والأنظمة بالقصور الذاتي لضمان التنقل الدقيق والتحكم في مسافات طويلة أو عندما تؤثر الظروف الخارجية (مثل الطقس) على أداء المستشعر.
- تطبيقات الملاحة المتكاملة:
- المركبات ذاتية الحكم : الجمع بين GPS و IMU والكاميرات و LIDAR لتتبع الوقت الحقيقي وتتبع الحركة ، وتمكين التنقل في البيئات المعقدة.
- الطيران : تستخدم الطائرات أنظمة متكاملة للجمع بين GNSS والرادار والأنظمة بالقصور الذاتي لضمان التنقل المستمر أثناء الرحلات الجوية ، وخاصة في الحالات التي قد تتداخل فيها الإشارات الخارجية (على سبيل المثال ، الطقس).
- Maritime : تستخدم السفن والغواصات أنظمة الملاحة المتكاملة للجمع بين GNSS ، السونار ، والملاحة بالقصور الذاتي للحفاظ على تحديد المواقع وتتبع الدورة التدريبية في البحار المفتوحة وتحت ظروف صعبة.
- العسكرية : تستخدم التطبيقات العسكرية التنقل المتكامل لضمان وضع موثوق في البيئات التي قد تكون فيها إشارات GNSS محشورة أو غير متوفرة ، كما هو الحال في مناطق الصراع.
- المسح والتعيين : تجمع أدوات المسح بين GNSs مع أنظمة بالقصور الذاتي الدقيق لتحقيق بيانات جغرافية مكانية عالية الدقة في التضاريس الصعبة.
فوائد الملاحة المتكاملة:
- تحسين الدقة:
- يتيح الجمع بين أجهزة الاستشعار لنقاط قوة نظام التعويض عن نقاط ضعف أخرى. على سبيل المثال ، بينما يوفر GNSS بيانات موضع دقيقة ، يمكن أن تتأثر بتداخل الإشارة ؛ يمكن أن توفر IMU تحديثات مستمرة للوضع حتى عندما تكون إشارات GNSS ضعيفة.
- المتانة والموثوقية:
- يمكن أن توفر الأنظمة المتكاملة تنقلًا أكثر موثوقية ، وخاصة في البيئات الصعبة مثل الأنفاق أو المناطق الحضرية الكثيفة أو المناطق التي تتمتع بضعف رؤية الأقمار الصناعية (على سبيل المثال ، فقدان إشارة GPS في الغابات أو المناطق الجبلية).
- العملية المستمرة:
- يسمح التكامل بالتنقل دون انقطاع ، حيث يمكن للنظام التبديل بين المستشعرات عند الضرورة. على سبيل المثال ، إذا تم حظر إشارات GNSS أو ضياعها ، يمكن أن تستمر INS في توفير تقديرات للموضع والسرعة حتى تتم استعادة إشارة GNSS.
- التنقل في الوقت الحقيقي:
- يوفر الملاحة المتكاملة حلولًا في الوقت الفعلي للبيئات الديناميكية ، وضمان التتبع والتحكم المستمر والدقيق.
ملخص:
الملاحة المتكاملة هو نظام يجمع بين البيانات من أجهزة استشعار متعددة (مثل GNSS و INS و RADAR و LIDAR) لتوفير تحديد موقع وتنقل أكثر دقة ومستمرة وموثوقة. يستخدم على نطاق واسع في تطبيقات مثل المركبات المستقلة ، الطيران ، التنقل البحري ، والأنظمة العسكرية ، حيث يضمن مزيج بيانات المستشعر المختلفة التنقل عالي الأداء حتى في الظروف الصعبة.
