Die Rauschdichte bezeichnet die Rauschmenge pro Messeinheit (typischerweise pro Quadratwurzel der Frequenz) im Ausgangssignal eines Inertialsensors, wie beispielsweise eines Gyroskops oder Beschleunigungsmessers . Sie wird häufig in Grad pro der Frequenz (°/√h) für Gyroskope oder in (m/s²/√Hz) für Beschleunigungsmesser angegeben. Dieser Parameter dient zur Charakterisierung des inhärenten Rauschpegels der Sensormessungen und spielt eine entscheidende Rolle bei der Bewertung der Gesamtleistung und Genauigkeit eines Inertialnavigationssystems (INS) .
Wie beeinflusst die Lärmdichte die INS?
Höhere Rauschdichte = Größere Messunsicherheit – Eine höhere Rauschdichte führt zu mehr Unsicherheit bei den Sensormesswerten, was im Laufe der Zeit zu größeren Fehlern in Position und Orientierung .
Langzeitdrift – Bei INS können sich selbst geringe Rauschdichten anhäufen und über längere Zeiträume einer Positionsdrift GNSS-freien Umgebungen .
Systemgenauigkeit – Die Gesamtgenauigkeit des INS wird stark von der Rauschdichte der Gyroskope und Beschleunigungsmesser beeinflusst.
Anwendungen der Rauschdichte in INS
✔ Bewertung der Sensorleistung – Die Rauschdichte ist ein wichtiger Parameter zur Bewertung der Sensorqualität und zur Feststellung, ob ein INS die Genauigkeitsanforderungen für bestimmte Anwendungen erfüllt.
✔ Autonome Fahrzeuge & Drohnen eine präzise Bewegungserfassung in anspruchsvollen Umgebungen Hochleistungssensoren mit geringer Rauschdichte benötigt
✔ Luft- und Raumfahrt – Militärische und luft- und raumfahrttechnische Systeme benötigen Sensoren mit extrem niedriger Rauschdichte für eine hochpräzise Navigation .
Wie lässt sich die Rauschdichte in INS verringern?
✔ Hochwertige Sensoren – Der Einsatz hochpräziser MEMS-, FOG- oder RLG- Sensoren mit geringer Rauschdichte kann die INS-Leistung deutlich verbessern.
✔ Sensorfusion & Filterung – Kalman-Filterung und Sensorfusionstechniken helfen, den Einfluss von Rauschen auf INS-Messungen zu minimieren.
✔ Kalibrierung & Kompensation – Regelmäßige Kalibrierungs- und Kompensationsalgorithmen können dazu beitragen, Rauschen zu reduzieren und die Genauigkeit des Sensors zu verbessern.
