В инерционной навигации антенна обычно относится к устройству, которое получает сигналы от систем внешнего позиционирования, чаще всего глобальных навигационных спутниковых систем (GNSS) , таких как GPS, GLONASS, Galileo или Beidou. Антенна имеет решающее значение для предоставления информации об абсолютной позиции (широты, долготы и высоте) и помощи в инициализации и коррекции системы инерционной навигации (INS).
Роль антенны в инерционной навигации:
Прием сигнала GNSS:
- Антенна получает сигналы от спутников GNSS, которые транслируют данные о своей позиции и времени. Это позволяет INS определять абсолютное положение и скорость системы, которая может использоваться для исправления или калибровки инерционных датчиков (акселерометров и гироскопов) с течением времени.
Позиционирование и навигация:
- Данные GNSS, предоставленные антенной, помогают установить положение устройства в космосе. Эта информация особенно важна для определения начального положения и для выполнения исправлений к оценкам инерционной навигационной системы положения и скорости с течением времени, особенно в отсутствие других контрольных систем.
Слияние с инерционными датчиками:
- В типичном слияния датчика данные из антенны GNSS и инерционных датчиков (IMU) объединяются с использованием алгоритмов, таких как фильтрация Калмана, для предоставления точной, непрерывной навигационной информации. Инерционные датчики обеспечивают кратковременную точность, в то время как данные GNSS корректируют долгосрочный дрейф.
Роль в инициализации:
- Во время запуска системы или когда INS не может получить достаточное количество инерционных измерений, антенна GNSS предоставляет жизненно важные данные для начального выравнивания и калибровки системы, особенно для начального положения и заголовка.
Помогая в точности:
- В случае с двойными антеннами или множественными антеннами относительное положение между антеннами может использоваться для вычисления заголовка , броска и высоты . Это распространено в таких приложениях, как морская , аэрокосмическая и сухопутная навигация, где требуется точный заголовок и отношение.
Например:
- Системы с одним антенном полагаются только на данные GNSS для обновления позиции, в то время как
- Системы с двойным антенном используют две антенны, расположенные на фиксированном расстоянии друг от друга, чтобы вычислять заголовок, который затем используется для исправления INS.
Влияние факторов окружающей среды:
- На производительность антенны могут влиять факторы окружающей среды, такие как блокировка сигнала , многократное помехи (отраженные сигналы) или атмосферные условия , которые могут повлиять на качество и надежность данных GNSS. Это особенно проблематично в городских каньонах или в густых лесах , где сигналы могут быть заблокированы или отражены.
Типы антенн в инерционной навигации:
- Патч антенны:
- Это небольшие плоские антенны, часто используемые в приемниках GNSS для приложений, требующих низкопрофильных конструкций. Их можно использовать как в одно-, так и в двойных конфигурациях.
- Спиральные антенны:
- Используется для приложений, где антенна должна обеспечить лучший прием сигналов в определенном направлении (например, самолеты , морские сосуды ).
- Двойные анти-антенны системы:
- В приложениях, где необходимо определить заголовок и отношение используются системы с двойным антенном Эти системы измеряют относительное положение между двумя антеннами для расчета заголовка (направление перемещения), которое затем можно слиться с инерционными измерениями.
- Антенны микрополосков и L1/L2:
- Эти антенны могут работать на конкретных полосах GNSS (например, L1 для GPS) и могут обеспечить высокую точность и сопротивление сигнальным помехам.
Заключение:
При инерционной навигации антенна является жизненно важным компонентом для предоставления данных абсолютного положения с помощью сигналов GNSS, что помогает исправить накопленные ошибки (дрейф) в инерционном измерении (IMU) . Объединяя данные из антенны с измерениями из IMU, система может достичь более высокой точности и надежности на навигации, особенно в течение более длительных периодов и в средах, где только инерционные датчики будут испытывать дрейф.
