Integrierte Navigation bezieht sich auf die Kombination von Daten mehrerer Navigationssensoren und -systeme, um genauere, zuverlässigere und kontinuierlichere Positionierungs-, Navigations- und Zeitinformationen bereitzustellen. Ziel ist es, die Stärken verschiedener Systeme zu kombinieren, um ihre individuellen Einschränkungen zu überwinden und eine robuste Navigationslösung bereitzustellen.
- Multisensor-Fusion:
- Integrierte Navigation kombiniert typischerweise Daten von verschiedenen Sensoren wie GPS/GNSS , Inertialmesseinheiten (IMU) , Radar , Lidar , Odometrie , Magnetometern und Höhenmessern . Diese Sensoren messen verschiedene Aspekte der Umgebung und ihre Daten werden zusammengeführt, um eine genauere Schätzung der Position und Bewegung des Benutzers zu erstellen.
- Sensorfusionsalgorithmen:
- Daten aus verschiedenen Sensoren werden unter Verwendung erweiterter Sensorfusionalgorithmen wie Kalman -Filtern oder Partikelfiltern . Diese Algorithmen haben dazu beitragen, die Messungen zu verschmelzen und Fehler in einem Sensor mit Daten von anderen zu korrigieren, wodurch die Gesamtgenauigkeit und Robustheit verbessert wird.
- Redundanz und Fehlertoleranz:
- Durch die Verwendung mehrerer Sensoren sind integrierte Navigationssysteme widerstandsfähiger gegenüber Sensorfehlern oder Umgebungsfaktoren, die einen bestimmten Sensor beeinflussen können (z. B. GNSS -Signalverlust, IMU -Drift). Wenn ein System vorübergehend nicht verfügbar oder verschlechtert ist, können die anderen kompensieren, um eine kontinuierliche Navigation sicherzustellen.
- Arten von integrierten Navigationssystemen:
- GNSS/INS -Integration : Kombinieren globaler Navigationssatellitensysteme (GNSS) wie GPS mit Trägheitsnavigationssystemen (INS) . GNSS liefert genaue Positionsdaten, während INS kontinuierliche Navigation anbietet, auch wenn GNSS -Signale schwach oder nicht verfügbar sind (z. B. in Tunneln oder städtischen Canyons).
- GNSS/IMU/andere Sensoren : Integration von GNSS in IMUS-, Radar- oder Visionssysteme (z. B. Kameras oder Lidar). Dies ist in autonomen Fahrzeugen, Robotik und Flugzeugen üblich, bei denen unter verschiedenen Umgebungsbedingungen eine hohe Präzision benötigt wird.
- Flugzeuge oder maritime integrierte Systeme : Integration von GNSS-, Radar-, Sonar- und Trägheitssystemen, um eine genaue Navigation und Kontrolle über große Entfernungen oder wenn externe Bedingungen (wie das Wetter) die Sensorleistung beeinflussen können.
- Anwendungen der integrierten Navigation:
- Autonome Fahrzeuge : Kombinieren von GPS, IMU, Kameras und Lidar für Echtzeit-Positions- und Bewegungsverfolgung und Navigation in komplexen Umgebungen.
- Luftfahrt : Flugzeuge verwenden integrierte Systeme, um GNSS, Radar- und Trägheitssysteme zu kombinieren, um die kontinuierliche Navigation während der Flüge zu gewährleisten, insbesondere in Fällen, in denen sich externe Signale (z. B. das Wetter) stören können.
- Seeverkehr : Schiffe und U -Boote verwenden integrierte Navigationssysteme, um GNSS, Sonar und Trägheitsnavigation zu kombinieren, um eine präzise Positionierung und Kursverfolgung in offenen Meeren und unter herausfordernden Bedingungen aufrechtzuerhalten.
- Militär : Militärische Anwendungen verwenden eine integrierte Navigation, um eine zuverlässige Positionierung in Umgebungen zu gewährleisten, in denen GNSS -Signale möglicherweise verkleinert oder nicht verfügbar sind, z. B. in Konfliktzonen.
- Vermessung und Kartierung : Vermessungsinstrumente kombinieren GNSS mit präzisen Trägheitssystemen, um Geospatialdaten mit hoher Genauigkeit in herausfordernden Gelände zu erreichen.
Vorteile der integrierten Navigation:
- Verbesserte Genauigkeit:
- Durch die Kombination von Sensoren können die Stärken eines Systems die Schwächen eines anderen kompensieren. Während GNSS beispielsweise genaue Positionsdaten liefert, kann es durch Signalstörungen beeinflusst werden. Eine IMU kann kontinuierliche Positionsaktualisierungen bereitstellen, auch wenn GNSS -Signale schwach sind.
- Robustheit und Zuverlässigkeit:
- Integrierte Systeme können zuverlässigere Navigation bieten, insbesondere in herausfordernden Umgebungen wie Tunneln, dichten städtischen Gebieten oder Gebieten mit schlechter Sichtbarkeit von Satelliten (z. B. GPS -Signalverlust in Wäldern oder Bergregionen).
- Kontinuierlicher Betrieb:
- Die Integration ermöglicht eine ununterbrochene Navigation, da das System bei Bedarf zwischen den Sensoren wechseln kann. Wenn beispielsweise GNSS -Signale blockiert oder verloren sind, können die INS weiterhin Schätzungen der Position und Geschwindigkeit vornehmen, bis das GNSS -Signal wiederhergestellt ist.
- Echtzeitnavigation:
- Die integrierte Navigation bietet Echtzeitlösungen für dynamische Umgebungen und gewährleistet eine kontinuierliche und präzise Verfolgung und Kontrolle.
Zusammenfassung:
Die integrierte Navigation ist ein System, das Daten von mehreren Sensoren (wie GNSS, INS, Radar und Lidar) kombiniert, um genauere, kontinuierlichere und zuverlässige Positionierung und Navigation zu bieten. Es wird häufig in Anwendungen wie autonomen Fahrzeugen, Luftfahrt, maritimen Navigation und militärischen Systemen eingesetzt, bei denen die Kombination verschiedener Sensordaten auch unter herausfordernden Bedingungen eine leistungsstarke Navigation sicherstellt.
