Dans le domaine de la navigation inertielle (INS) , la précision fait généralement référence au degré d'écart entre les valeurs estimées fournies par le système de navigation ou le dispositif de mesure et les valeurs réelles. La précision est une mesure clé pour évaluer les performances d'un système de navigation et affecte directement la fiabilité et l'efficacité du système dans des environnements complexes, par exemple lorsque des références externes sont perdues, ou des signaux GPS sont perdus ou interférés avec.
Définition de la précision dans les systèmes de navigation inertielle:
- Précision du positionnement:
- Fait référence à la différence entre la position estimée et la position vraie. Ins utilise des capteurs inertiels (par exemple, accéléromètres, gyroscopes) pour la surveillance du mouvement et calcule la position en intégrant l'accélération et la vitesse angulaire. En raison de l'accumulation d'erreurs du capteur, la précision de la position peut progressivement se dégrader dans le temps.
- La précision de la position est généralement exprimée en mètres (m) .
- Précision de la vitesse:
- Fait référence à la différence entre la vitesse estimée et la vitesse réelle. L'INS estime la vitesse en mesurant l'accélération, mais en raison des erreurs de l'accéléromètre, les erreurs d'estimation de la vitesse augmentent avec le temps.
- La précision de la vitesse est généralement exprimée en mètres par seconde (m/s) ou en kilomètres par heure (km/h) .
- Précision du cap:
- Fait référence à la différence entre la rubrique estimée (direction) et la véritable cap. Ins utilise des gyroscopes pour mesurer la vitesse angulaire, qui est ensuite utilisée pour estimer la rubrique. Des erreurs découlent des biais, de la dérive et d'autres facteurs dans les gyroscopes.
- La précision de la rubrique est généralement exprimée en degrés (°) .
- Précision des attitudes:
- Fait référence à la différence entre l'attitude estimée (angles de tangage, de roulis et de lacet) et l'attitude réelle. La précision de l'attitude est étroitement liée à la précision du cap et à la qualité des accéléromètres et des gyroscopes.
- La précision de l'attitude est généralement exprimée en degrés (°) .
Facteurs affectant la précision :
- Erreurs de capteur:
- Les erreurs d'accéléromètre (par exemple, le biais nul, les erreurs de facteur d'échelle, le bruit) et les erreurs de gyroscope (par exemple, la dérive du biais, le bruit, les erreurs de facteur d'échelle) sont des déterminants clés de la précision d'un INS.
- Au fil du temps, les erreurs du capteur s'accumulent, affectant la précision de la position et l'estimation de l'attitude.
- Erreurs d'intégration du système:
- Les erreurs dans l'intégration des accéléromètres et des gyroscopes, de l'étalonnage des capteurs et d'autres configurations matérielles (par exemple, antenne, systèmes informatiques) affectent également la précision globale.
- Conditions initiales et précision d'alignement:
- Les erreurs dans la définition de la position initiale, de la vitesse et de l'attitude ou des erreurs d'alignement peuvent entraîner une réduction de la précision de l'ensemble des INS. Par conséquent, les phases de démarrage et d'alignement initial des IN sont cruciales.
- Interférence externe:
- Des facteurs externes tels que les champs magnétiques, les changements de température et les vibrations peuvent affecter les performances des capteurs, influençant ainsi la précision.
Précision et relation d'erreur:
Dans la navigation inertielle, la précision est souvent liée à l'erreur (erreur). Par exemple, l'erreur cumulative et la dérive sont les principales causes de dégradation de la précision. Au fil du temps, les erreurs du système s'accumulent, conduisant à une diminution progressive de la précision de la navigation. Généralement, un INS fonctionne bien sur de courtes périodes, mais la précision diminue à mesure que le temps progresse.
Mesures communes pour la précision et l'erreur:
- Écart-type : représente la plage de fluctuation entre les valeurs mesurées et les valeurs réelles, reflétant la stabilité de la précision du système.
- Erreur maximale : la plus grande déviation de la position, de la vitesse ou de la capture du système dans un délai donné.
- Erreur quadratique moyenne (RMSE) : considère à la fois l'ampleur et la distribution des erreurs, couramment utilisées pour décrire la précision globale du système.
Précision contre précision:
- Précision : fait référence à la proximité de la sortie du système avec la valeur réelle. Il est couramment utilisé pour décrire la différence entre la position, la vitesse, le titre, etc., et les vraies valeurs.
- Précision : fait référence à la cohérence de la sortie du système, c'est-à-dire la distribution d'erreur entre plusieurs mesures. Un système à haute précision peut produire des résultats très similaires sur plusieurs mesures, mais ces résultats ne sont pas nécessairement proches de la valeur réelle.
Optimisation de la précision des systèmes de navigation inertielle:
- Capteurs auxiliaires externes : des capteurs tels que le GPS, les capteurs de vision et les capteurs géomagnétiques peuvent fournir des informations supplémentaires pour réduire l'accumulation d'erreurs dans l'INS.
- Algorithmes de fusion : des algorithmes comme le filtre Kalman peuvent fusionner les données de différents capteurs pour améliorer la précision du système.
- Capteurs inertiels de haute précision : l'utilisation d'accéléromètres et de gyroscopes de haute qualité peut améliorer considérablement la précision du système, en particulier dans le contrôle des erreurs à long terme.
Résumé:
Dans la navigation inertielle, la précision fait référence à l'écart entre la sortie du système (comme la position, la vitesse, le cap, l'attitude) et les valeurs réelles. La précision est influencée par divers facteurs, notamment les erreurs de capteur, les erreurs d'alignement initiales et les interférences externes. La précision est l'une des mesures de base pour évaluer les performances de l'INS, affectant directement l'efficacité et la fiabilité du système dans la navigation, le contrôle et d'autres applications.
