La navegación integrada se refiere a la combinación de datos de múltiples sensores y sistemas de navegación para proporcionar información de posicionamiento, navegación y sincronización más precisa, confiable y continua. El objetivo es combinar las fortalezas de diferentes sistemas para superar sus limitaciones individuales y proporcionar una solución de navegación sólida.
- Fusión multisensor:
- La navegación integrada normalmente combina datos de varios sensores como GPS/GNSS , unidades de medida inercial (IMU) , radar , Lidar , odometría , magnetómetros y altímetros . Estos sensores miden diferentes aspectos del entorno y sus datos se fusionan para crear una estimación más precisa de la posición y el movimiento del usuario.
- Algoritmos de fusión de sensores:
- Los datos de diferentes sensores se combinan utilizando algoritmos de fusión de sensores como filtros de Kalman o filtros de partículas . Estos algoritmos ayudan a fusionar las mediciones, corrigiendo los errores en un sensor con datos de otros, mejorando la precisión general y la robustez.
- Redundancia y tolerancia a fallas:
- Mediante el uso de múltiples sensores, los sistemas de navegación integrados son más resistentes a las fallas de los sensores o los factores ambientales que pueden afectar un sensor particular (p. Ej., Pérdida de señal GNSS, Drift IMU). Si un sistema no está disponible o no está disponible temporalmente, los otros pueden compensar, asegurando la navegación continua.
- Tipos de sistemas de navegación integrados:
- GNSS/Integración de INS : combinación de sistemas de satélite de navegación global (GNSS) como GPS con sistemas de navegación inercial (INS) . GNSS proporciona datos de posición precisos, mientras que INS ofrece navegación continua incluso cuando las señales GNSS son débiles o no disponibles (por ejemplo, en túneles o cañones urbanos).
- GNSS/IMU/Otros sensores : integración de GNSS con IMU, radar o sistemas de visión (por ejemplo, cámaras o lidar). Esto es común en vehículos autónomos, robóticos y aviones donde se necesita alta precisión en diferentes condiciones ambientales.
- Aeronave o sistemas integrados marítimos : integración de GNSS, radar, sonar y sistemas inerciales para garantizar una navegación y control precisos sobre largas distancias o cuando las condiciones externas (como el clima) pueden afectar el rendimiento del sensor.
- Aplicaciones de navegación integrada:
- Vehículos autónomos : combinando GPS, IMU, cámaras y LiDAR para el seguimiento de la posición y el movimiento en tiempo real, lo que permite la navegación en entornos complejos.
- Aviación : las aeronaves usan sistemas integrados para combinar GNS, radar y sistemas de inercia para garantizar la navegación continua durante los vuelos, particularmente en los casos en que las señales externas (p. Ej.
- Marítimo : los barcos y los submarinos utilizan sistemas de navegación integrados para combinar GNS, sonar y navegación inercial para mantener un posicionamiento preciso y un seguimiento de los cursos en mares abiertos y en condiciones desafiantes.
- Militares : las aplicaciones militares utilizan navegación integrada para garantizar un posicionamiento confiable en entornos donde las señales GNSS pueden estar atascadas o no disponibles, como en las zonas de conflicto.
- Topografía y mapeo : los instrumentos de topografía combinan GNS con sistemas inerciales precisos para lograr datos geoespaciales de alta precisión en un terreno desafiante.
Beneficios de la navegación integrada:
- Precisión mejorada:
- La combinación de sensores permite que las fortalezas de un sistema compensen las debilidades de otro. Por ejemplo, mientras que GNSS proporciona datos de posición precisos, puede verse afectado por la interferencia de la señal; Una IMU puede proporcionar actualizaciones de posición continua incluso cuando las señales GNSS son débiles.
- Robustez y confiabilidad:
- Los sistemas integrados pueden proporcionar una navegación más confiable, especialmente en entornos desafiantes como túneles, áreas urbanas densas o áreas con mala visibilidad satelital (por ejemplo, pérdida de señal GPS en bosques o regiones montañosas).
- Operación continua:
- La integración permite una navegación ininterrumpida, ya que el sistema puede cambiar entre sensores cuando sea necesario. Por ejemplo, si las señales GNSS se bloquean o se pierden, el INS puede continuar proporcionando estimaciones de la posición y la velocidad hasta que se restaura la señal GNSS.
- Navegación en tiempo real:
- La navegación integrada proporciona soluciones en tiempo real para entornos dinámicos, asegurando un seguimiento y control continuos y precisos.
Resumen:
La navegación integrada es un sistema que combina datos de múltiples sensores (como GNSS, INS, Radar y LiDAR) para proporcionar posicionamiento y navegación más precisos, continuos y confiables. Se usa ampliamente en aplicaciones como vehículos autónomos, aviación, navegación marítima y sistemas militares, donde la combinación de varios datos de sensores garantiza la navegación de alto rendimiento incluso en condiciones desafiantes.
