La navigation intégrée fait référence à la combinaison de données provenant de plusieurs capteurs et systèmes de navigation pour fournir des informations de positionnement, de navigation et de synchronisation plus précises, fiables et continues. L’objectif est de combiner les atouts de différents systèmes pour surmonter leurs limites individuelles et fournir une solution de navigation robuste.
- Fusion multi-capteurs:
- La navigation intégrée combine généralement des données à partir de divers capteurs tels que GPS / GNSS , les unités de mesure inertielle (IMU) , le radar , le lidar , l'odométrie , les magnétomètres et les altimètres . Ces capteurs mesurent différents aspects de l'environnement, et leurs données sont fusionnées pour créer une estimation plus précise de la position et du mouvement de l'utilisateur.
- Algorithmes de fusion de capteurs:
- Les données de différents capteurs sont combinées à l'aide d'algorithmes de fusion de capteurs comme les filtres Kalman ou les filtres à particules . Ces algorithmes aident à fusionner les mesures, en corrigeant les erreurs dans un capteur avec des données des autres, améliorant la précision globale et la robustesse.
- Redondance et tolérance aux défauts:
- En utilisant plusieurs capteurs, les systèmes de navigation intégrés sont plus résistants aux défaillances des capteurs ou aux facteurs environnementaux qui peuvent affecter un capteur particulier (par exemple, perte de signal GNSS, dérive IMU). Si un système est temporairement indisponible ou dégradé, les autres peuvent compenser, assurant une navigation continue.
- Types de systèmes de navigation intégrés:
- Intégration GNSS / INS : combinant les systèmes de satellite de navigation globale (GNSS) comme le GPS avec des systèmes de navigation inertielle (IS) . GNSS fournit des données de position précises, tandis que l'INS offre une navigation continue même lorsque les signaux GNSS sont faibles ou indisponibles (par exemple, dans les tunnels ou les canyons urbains).
- GNSS / IMU / autres capteurs : intégration de GNSS avec des IMU, radar ou des systèmes de vision (par exemple, caméras ou lidar). Ceci est courant dans les véhicules autonomes, la robotique et les avions où une haute précision est nécessaire dans des conditions environnementales variables.
- Systèmes intégrés des avions ou maritimes : intégration des systèmes GNSS, radar, sonar et inertiels pour assurer une navigation et un contrôle précis sur de longues distances ou lorsque des conditions externes (comme la météo) peuvent affecter les performances du capteur.
- Applications de la navigation intégrée:
- Véhicules autonomes : combinaison GPS, IMU, caméras et lidar pour la position en temps réel et le suivi des mouvements, permettant la navigation dans des environnements complexes.
- Aviation : Les avions utilisent des systèmes intégrés pour combiner les systèmes GNSS, radar et inertiels pour assurer une navigation continue pendant les vols, en particulier dans les cas où les signaux externes (par exemple, la météo) peuvent interférer.
- Maritime : les navires et les sous-marins utilisent des systèmes de navigation intégrés pour combiner GNSS, sonar et la navigation inertielle pour maintenir un positionnement précis et un suivi des cours en mer ouverte et dans des conditions difficiles.
- Militaire : Les applications militaires utilisent une navigation intégrée pour assurer un positionnement fiable dans des environnements où les signaux GNSS peuvent être bloqués ou indisponibles, comme dans les zones de conflit.
- Arpentage et cartographie : les instruments d'arpentage combinent des GNS avec des systèmes d'inertie précis pour obtenir des données géospatiales à haute précision sur un terrain difficile.
Avantages de la navigation intégrée:
- Précision améliorée:
- La combinaison de capteurs permet aux forces d'un système de compenser les faiblesses d'une autre. Par exemple, alors que GNSS fournit des données de position précises, elle peut être affectée par l'interférence du signal; Un IMU peut fournir des mises à jour de position continue même lorsque les signaux GNSS sont faibles.
- Robustesse et fiabilité:
- Les systèmes intégrés peuvent fournir une navigation plus fiable, en particulier dans des environnements difficiles comme les tunnels, les zones urbaines denses ou les zones avec une mauvaise visibilité par satellite (par exemple, la perte de signal GPS dans les forêts ou les régions montagneuses).
- Opération continue:
- L'intégration permet une navigation ininterrompue, car le système peut basculer entre les capteurs si nécessaire. Par exemple, si les signaux GNSS sont bloqués ou perdus, l'INS peut continuer à fournir des estimations de la position et de la vitesse jusqu'à ce que le signal GNSS soit restauré.
- Navigation en temps réel:
- La navigation intégrée fournit des solutions en temps réel pour les environnements dynamiques, assurant un suivi et un contrôle continu et précis.
Résumé:
La navigation intégrée est un système qui combine les données de plusieurs capteurs (tels que GNSS, INS, Radar et LiDAR) pour fournir un positionnement et une navigation plus précis, continus et fiables. Il est largement utilisé dans des applications telles que les véhicules autonomes, l'aviation, la navigation maritime et les systèmes militaires, où la combinaison de diverses données de capteurs garantit une navigation à haute performance même dans des conditions difficiles.
