В области инерционной навигации (INS) точность обычно относится к степени отклонения между оценочными значениями, предоставленными навигационной системой или измерительным устройством, и истинными значениями. Точность является ключевой метрикой для оценки эффективности навигационной системы и непосредственно влияет на надежность и эффективность системы в сложных средах, например, когда внешние ссылки теряются, или сигналы GPS теряются или мешают.
Определение точности в инерционных навигационных системах:
- Точность позиции:
- Относится к разнице между предполагаемой позицией и истинной позицией. INS использует инерционные датчики (например, акселерометры, гироскопы) для мониторинга движения и вычисляет положение путем интеграции ускорения и угловой скорости. Благодаря накоплению ошибок датчиков, точность позиции может постепенно деградировать с течением времени.
- Точность позиции обычно выражается в метрах (M) .
- Точность скорости:
- Относится к разнице между расчетной скоростью и истинной скоростью. INS оценивает скорость путем измерения ускорения, но из-за ошибок акселерометра ошибки оценки скорости со временем увеличиваются.
- Точность скорости обычно выражается в метрах в секунду (м/с) или километрах в час (км/ч) .
- Точность курса:
- Относится к разнице между предполагаемым заголовком (направлением) и истинным заголовком. INS использует гироскопы для измерения угловой скорости, которая затем используется для оценки заголовка. Ошибки возникают из -за смещений, дрейфа и других факторов в гироскопах.
- Точность заголовка обычно выражается в градусах (°) .
- Точность отношения:
- Относится к разнице между предполагаемым отношением (тона, рулона и углов рыскания) и истинным отношением. Точность отношения тесно связана с точностью заголовка и качеством акселерометров и гироскопов.
- Точность отношения обычно выражается в градусах (°) .
Факторы, влияющие на точность:
- Ошибки датчиков:
- Ошибки акселерометра (например, нулевое смещение, ошибки масштабного фактора, шум) и ошибки гироскопа (например, дрейф смещения, шум, ошибки масштабного коэффициента) являются ключевыми детерминантами точности INS.
- Со временем накапливаются сенсорные ошибки, влияющие на точность оценки позиции и отношения.
- Ошибки интеграции системной интеграции:
- Ошибки в интеграции акселерометров и гироскопов, калибровки датчиков и других конфигураций аппаратного обеспечения (например, антенны, компьютерных систем) также влияют на общую точность.
- Начальные условия и точность выравнивания:
- Ошибки при установке начального положения, скорости и отношения или ошибок выравнивания могут привести к снижению точности всех INS. Следовательно, стартап и начальные этапы выравнивания INS имеют решающее значение.
- Внешнее вмешательство:
- Внешние факторы, такие как магнитные поля, изменения температуры и вибрации, могут влиять на производительность датчиков, тем самым влияя на точность.
Отношения точности и ошибок:
В инерционной навигации точность часто связана с ошибкой (ошибкой). Например, совокупная ошибка и дрейф являются основными причинами ухудшения точности. Со временем накапливаются системные ошибки, что приводит к постепенному снижению точности навигации. Как правило, INS работает хорошо в течение коротких периодов, но точность снижается с течением времени.
Общие показатели точности и ошибок:
- Стандартное отклонение : представляет диапазон колебаний между измеренными значениями и истинными значениями, отражая стабильность точности системы.
- Максимальная ошибка : наибольшее отклонение положения системы, скорости или заголовка в течение определенного периода времени.
- Средняя квадратная ошибка (RMSE) : рассматривает как величину, так и распределение ошибок, обычно используемых для описания общей точности системы.
Точность против точности:
- Точность : относится к тому, насколько близко система системы к истинному значению. Он обычно используется для описания разницы между положением, скоростью, заголовками и т. Д., И истинными значениями.
- Точность : относится к согласованности вывода системы, то есть распределение ошибок между несколькими измерениями. Система с высокой точностью может вывести очень похожие результаты по нескольким измерениям, но эти результаты не обязательно могут быть близки к истинному значению.
Оптимизация точности в инерционных навигационных системах:
- Внешние вспомогательные датчики : датчики, такие как GPS, датчики зрения и геомагнитные датчики, могут предоставить дополнительную информацию для уменьшения накопления ошибок в INS.
- Алгоритмы слияния : Алгоритмы, такие как фильтр Калмана, могут объединить данные с разных датчиков для повышения точности системы.
- Высокие инерционные датчики : использование высококачественных акселерометров и гироскопов может значительно повысить точность системы, особенно при долгосрочном контроле ошибок.
Краткое содержание:
В инерционной навигации точность относится к отклонению между выходом системы (например, положением, скоростью, заголовком, отношением) и истинными значениями. На точность влияет различные факторы, включая ошибки датчиков, ошибки начальных выравнивания и внешние помехи. Точность является одним из основных показателей для оценки производительности INS, непосредственно влияя на эффективность и надежность системы в навигации, управлении и других приложениях.
