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 einer Positionsdrift über längere Zeiträume 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 Hochleistungssensoren mit geringer Rauschdichte benötigt eine präzise Bewegungserfassung in anspruchsvollen Umgebungen
✔ 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.
