Интегрированная навигация представляет собой комбинацию данных от нескольких навигационных датчиков и систем для обеспечения более точной, надежной и непрерывной информации о местоположении, навигации и времени. Цель состоит в том, чтобы объединить сильные стороны различных систем, чтобы преодолеть их индивидуальные ограничения и предоставить надежное навигационное решение.
- Мультисенсорный синтез:
- Интегрированная навигация обычно объединяет данные от различных датчиков, таких как GPS/GNSS , инерционные измеренные единицы (IMU) , радар , лидар , одометрия , магнитометры и альтиметры . Эти датчики измеряют различные аспекты окружающей среды, и их данные слиты, чтобы создать более точную оценку позиции и движения пользователя.
- Алгоритмы слияния датчика:
- Данные из разных датчиков объединяются с использованием алгоритмов расширенного слияния датчиков, таких как фильтры Калмана или фильтры частиц . Эти алгоритмы помогают объединить измерения, исправляя ошибки в одном датчике с данными других, повышая общую точность и надежность.
- Избыточность и терпимость разлома:
- Используя несколько датчиков, интегрированные навигационные системы более устойчивы к сбоям датчиков или факторам окружающей среды, которые могут повлиять на один конкретный датчик (например, потеря сигнала GNSS, дрейф IMU). Если одна система временно недоступна или деградирована, другие могут компенсировать, обеспечивая непрерывную навигацию.
- Типы интегрированных навигационных систем:
- Интеграция GNSS/INS : объединение глобальных навигационных спутниковых систем (GNSS), таких как GPS с инерционными навигационными системами (INS) . GNSS обеспечивает точные данные о положении, в то время как INS предлагает непрерывную навигацию, даже если сигналы GNSS слабы или недоступны (например, в туннелях или городских каньонах).
- GNSS/IMU/Другие датчики : интеграция GNSS с IMUS, радаром или системами зрения (например, камеры или лидар). Это распространено в автономных транспортных средствах, робототехнике и самолетах, где в различных условиях окружающей среды необходима высокая точность.
- Самолетные или морские интегрированные системы : интеграция GNSS, радиолокационных, сонарных и инерционных систем для обеспечения точной навигации и контроля на больших расстояниях или когда внешние условия (например, погода) могут влиять на производительность датчика.
- Приложения интегрированной навигации:
- Автономные транспортные средства : комбинирование GPS, IMU, камеры и LIDAR для положения в реальном времени и отслеживания движения, обеспечение навигации в сложных средах.
- Авиация : самолеты используют интегрированные системы для комбинирования GNSS, радаров и инерционных систем для обеспечения непрерывной навигации во время полетов, особенно в тех случаях, когда могут мешать внешние сигналы (например, погода).
- Maritime : Корабли и подводные лодки используют интегрированные навигационные системы для комбинирования GNSS, Sonar и инерционной навигации для поддержания точного позиционирования и отслеживания курсов в открытых морях и при сложных условиях.
- Военные : военные приложения используют интегрированную навигацию для обеспечения надежного позиционирования в среде, где сигналы GNSS могут быть заклиниваны или недоступны, например, в зонах конфликта.
- Ссылка и картирование : инструменты для наблюдения за обследованием объединяют GNSS с точными инерционными системами для достижения высоких геопространственных данных в сложной местности.
Преимущества интегрированной навигации:
- Улучшенная точность:
- Комбинирование датчиков позволяет сильной стороне одной системы компенсировать слабые стороны другой. Например, в то время как GNSS обеспечивает точные данные о положении, на него могут влиять сигнальные помехи; IMU может предоставлять непрерывные обновления позиции, даже когда сигналы GNSS слабы.
- Надежность и надежность:
- Интегрированные системы могут обеспечить более надежную навигацию, особенно в сложных условиях, таких как туннели, густые городские районы или районы с плохой видимостью спутникового обеспечения (например, потеря сигнала GPS в лесах или горных районах).
- Непрерывная операция:
- Интеграция допускает непрерывную навигацию, поскольку система может переключаться между датчиками при необходимости. Например, если сигналы GNSS заблокированы или потеряны, INS может продолжать предоставлять оценки позиции и скорости, пока сигнал GNSS не будет восстановлен.
- Навигация в реальном времени:
- Интегрированная навигация предоставляет решения в реальном времени для динамических сред, обеспечивая непрерывное и точное отслеживание и управление.
Краткое содержание:
Интегрированная навигация - это система, которая объединяет данные из нескольких датчиков (таких как GNSS, INS, RADAR и LIDAR), чтобы обеспечить более точное, непрерывное и надежное позиционирование и навигацию. Он широко используется в таких приложениях, как автономные транспортные средства, авиация, морская навигация и военные системы, где сочетание различных данных датчиков обеспечивает высокоэффективную навигацию даже в сложных условиях.
