In der Trägheitsnavigation (INS) bezeichnet Rauschen zufällige Fehler oder Störungen , die die Genauigkeit der Messungen von Sensoren wie Gyroskopen, Beschleunigungsmessern und Magnetometern . Diese Fehler werden typischerweise durch Sensorgrenzen, Umwelteinflüsse und elektronische Störungen und können zu Drift und Ungenauigkeiten in den Navigationsdaten führen.
Arten von Geräuschen in INS
Weißes Rauschen – Zufällige Schwankungen der Sensormesswerte, die gleichmäßig über die Frequenzen verteilt sind.
Systemrauschen – Langsam veränderliche Fehler, die einen konstanten Versatz in den Sensormessungen verursachen.
Thermisches Rauschen – Schwankungen, die durch Temperaturänderungen , welche die internen Komponenten des Sensors beeinflussen.
Quantisierungsrauschen – Fehler, die bei der Umwandlung des analogen Signals in digitale Daten durch den ADC (Analog-Digital-Wandler) des Sensors entstehen.
Schrotrauschen – Zufälliges Rauschen, das durch diskrete Ereignisse im Sensor entsteht und typischerweise in hochfrequenten Komponenten .
Wie sich Lärm auf die INS-Leistung auswirkt
Drift im Laufe der Zeit – Rauschen kann dazu führen, dass sich bei Sensoren Fehler anhäufen, was zu einer Positions- und Kursdrift .
Verminderte Genauigkeit – Anhaltendes Rauschen verringert die Präzision der Navigationslösung und erschwert das Erreichen einer hochgenauen Positionierung .
Erhöhter Rechenaufwand – Filterung und Fehlerkorrektur erfordern mehr Rechenleistung , insbesondere in Echtzeitsystemen .
Wie lässt sich das Rauschen in INS reduzieren?
✔ Kalman-Filterung – Ein fortschrittlicher Algorithmus , der dazu dient, Rauschen herauszufiltern und eine genauere Schätzung des Systemzustands zu ermöglichen.
✔ Sensorfusion – Die Kombination von Daten aus mehreren Sensoren (z. B. GNSS, LiDAR, Radar ) trägt dazu bei, den Einfluss von Rauschen zu reduzieren und die Navigationsgenauigkeit zu verbessern.
✔ Verbesserte Sensorkalibrierung – Durch die Kalibrierung der Sensoren vor der Verwendung können Störungen minimiert und die Messgenauigkeit verbessert werden.
