Эксперт в области инерциальных навигационных решений

Инерциальная навигационная система (ИНС) использует инерциальные датчики для измерения изменений движения, что помогает определить скорость, ориентацию и положение объекта.

Инерциальный измерительный блок (IMU), являющийся компонентом инерциальной навигационной системы, состоит из таких датчиков, как акселерометры, гироскопы, а иногда и магнитометры.

Более подробная информация:

• Акселерометры измеряют ускорение объекта, отслеживая изменение его скорости.
• Гироскопы обнаруживают изменения угловой скорости.
• Магнитометры оценивают силу и направление магнитного поля Земли, определяя ориентацию относительно магнитного севера. Система корректирует расхождение между истинным севером и магнитным севером. Однако источники магнитных помех могут влиять на точность магнитометра в большинстве транспортных средств.

Каждый из этих датчиков имеет свои ограничения, но в сочетании они работают эффективнее. Измеряя показания этих трех датчиков, инерциальная навигационная система вычисляет пройденное расстояние и направление движения.

Инерциальная навигационная система измеряет:

• Подача
• Рулон
• Заголовок

Инерциальная навигационная система (ИНС) также включает в себя приемник GNSS, добавляя еще один датчик. Это позволяет определять абсолютное, а не относительное положение. Хотя сама по себе ИНС может определять положение относительно инерциальной системы отсчета, ее сочетание с GNSS обеспечивает точное определение глобального положения.

Инерциальная навигационная система является автономной и не требует спутниковых сигналов или базовых станций для определения местоположения.

GNSS использует спутниковую информацию для определения местоположения. Она широко применяется в гражданских, коммерческих и оборонных целях, хотя может быть подвержена влиянию атмосферных условий и многолучевого распространения. Сигналы GNSS также могут блокироваться туннелями или подвергаться преднамеренным помехам путем глушения и подмены сигналов, особенно в военных целях.

При совместном использовании эти две системы обеспечивают высокоточное позиционирование, при этом инерциальная навигационная система поддерживает точность даже в условиях отсутствия сигнала GNSS, улучшая навигационные данные GNSS.

ИНС включает в себя инерциальный измерительный блок (ИМБ) и вычислительный блок. Начиная с известного положения и ориентации (инерциальной системы отсчета), ИТБ отслеживает изменения скорости и вращения, передавая необработанные данные в вычислительный блок ИНС, который затем точно определяет новое положение и ориентацию.

Инерциальные навигационные системы надежно предоставляют данные о местоположении. Они варьируются от легких микроэлектромеханических систем (MEMS) до динамических волоконно-оптических гироскопов (FOG) и современных цифровых волоконно-оптических гироскопов (DFOG).

Инерциальная навигационная система (ИНС) особенно полезна в условиях, где глобальная навигационная спутниковая система (ГНСС) недоступна. В туннелях или под водой сигналы ГНСС могут быть искажены. Также возможны многолучевые помехи или атмосферные искажения. Хотя для навигации с помощью телефона это незначительная проблема, точное позиционирование имеет решающее значение для аэрофотосъемки или оборонных приложений.

Сочетание инерциальной навигационной системы (ИНС) и GNSS обеспечивает более высокую надежность, поскольку ИНС снижает погрешности, которые могут возникнуть при использовании только GNSS. ИНС может эффективно работать без связи с базовой станцией, что делает ее подходящей для случаев, когда GNSS неточна или недоступна.

Различные инерциальные навигационные системы обеспечивают разный уровень точности.

Высокоточные инерциальные навигационные системы (ИНС) на основе волоконно-оптических гироскопов (ВОГ) обеспечивают точность до сантиметров и подходят для аэрокосмических исследований, автономных подводных аппаратов и оборонных применений. В отличие от GNSS, ИНС невосприимчива к помехам или подмене сигналов, поскольку не зависит от внешних источников, таких как спутники или базовые станции. GuideNav также предлагает экономичные ИНС на основе MEMS для применений с менее высокими требованиями к точности. 

Калибровка инерциальной навигационной системы (ИНС) обеспечивает точность и согласованность выходных данных датчика в заданных условиях эксплуатации. Калибровка включает в себя сравнение выходных данных ИНС с эталонной информацией и корректировку коэффициентов для обеспечения их соответствия.

Выходные данные инерциальной навигационной системы (ИНС) могут различаться в зависимости от ряда факторов, таких как:

• Температура – ​​влияет на выходные параметры инерциальной навигационной системы в широком диапазоне температур.
• Источники систематических ошибок на основе акселерометров и гироскопов, в том числе:
  • Смещение датчика
  • Коэффициент масштабирования выходного сигнала датчика
  • Чувствительность датчика по поперечной оси
  • Смещение оси датчика
  • MEMS-гироскоп с G-чувствительностью
• Магнитное поле – на работу инерциальных навигационных систем (ИНС) с магнитометрами для определения курса могут влиять изменения магнитного поля (например, ферромагнитные объекты или магниты, вызывающие статические помехи). Эта ошибка обычно калибруется после установки ИНС в конечное положение на транспортном средстве, чтобы учесть источники статических магнитных помех. Все продукты GuideNav имеют встроенное программное обеспечение для калибровки магнитного поля, предназначенное для решения этой проблемы.

Калибровка инерциальной навигационной системы (ИНС) включает в себя использование такого оборудования, как температурные камеры, нивелирные столы, таблицы скоростей и карданные подвесы. Все продукты GuideNav калибруются, тестируются и соответствуют соответствующим отраслевым стандартам перед отправкой.

ИНС-датчики делятся на пять классов производительности , в основном на основе характеристик гироскопа.

Хотя инерциальные навигационные системы (ИНС) также используют акселерометры и магнитометры, соотношение стоимости и производительности гироскопа в первую очередь определяет уровень производительности. Производительность ИНС на основе MEMS варьируется от потребительского до тактического уровня, но достижения в области MEMS и технологий слияния данных вывели производительность ИНС на основе MEMS на уровень высококлассных тактических систем.

Класс производительности: Потребительский

• Стабильность гирофокусировки: более 20 °/ч
• Стоимость: $
• Примеры применения: обнаружение движения
• Сенсорные технологии: MEMS

Класс производительности: Промышленный/Тактический

• Стабильность гиромоторного управления: 5–20 °/ч
• Стоимость: $$
• Примеры применения: Робототехника 
• Сенсорные технологии: на основе MEMS

Класс качества: Высококлассный тактический

• Стабильность гирофокусировки: 0,1 – 5 °/ч
• Стоимость: $$$
• Примеры применения: автономные системы
• Технология датчиков: MEMS / FOG (волоконно-оптический гироскоп) / RLG (кольцевой лазерный гироскоп)

Уровень производительности: Навигация

• Стабильность гирофокусировки: 0,01 – 0,1 °/ч
• Стоимость: $$$$
• Примеры применения: Авиационная навигация
• Технология датчиков: FOG/RLG

Оценка эффективности: Стратегическая

• Стабильность гирофокусировки: 0,0001 – 0,01 °/ч
• Стоимость: $$$$$
• Технология датчиков: FOG/RLG