Случайная прогулка относится к типу модели ошибок, обычно наблюдаемой в инерциальных навигационных системах (INS) положение, скорость или другие состояния системы накапливают случайные ошибки с течением времени, что приводит к постепенному увеличению неопределенности . Это явление часто связано с шумом датчика , особенно у акселерометров и гироскопов, используемых в INS. Он проявляется как случайный дрейф в измерениях системы, что затрудняет прогнозирование точного состояния системы в течение длительных периодов.
Как случайная прогулка влияет на INS?
Дрейф в положении - случайная прогулка приводит к постепенному увеличению ошибки положения , поскольку небольшие случайные ошибки накапливаются с течением времени.
Дрейф скорости - Аналогично, случайные ошибки в измерениях ускорения вызывают дрейф в оценках скорости , которые, когда они интегрированы с течением времени, приводит к ошибке положения.
Повышенная неопределенность - ошибка растет с квадратным корнем времени , что означает, что в течение более длительного периода неопределенность в положении или скорости значительно возрастет .
Как моделировать и смягчить случайную прогулку в INS?
Моделирование случайной прогулки - в INS, случайная прогулка часто моделируется как случайный процесс , с конкретными характеристиками шума такими как нестабильность смещения и белый шум . Обычно он представлен в фильтре Калмана или байесовском фильтре для коррекции ошибок.
Калибровка датчика - Регулярная калибровка датчиков помогает уменьшить случайный дрейф , обеспечивая точные начальные измерения.
Слияние датчика - комбинирование данных из других датчиков (например, GNSS, LIDAR ) с данными INS позволяет улучшить коррекцию ошибок и компенсирует дрейф, вызванный случайным ходом .
Расширенные методы фильтрации - методы, такие как фильтр Kalman и расширенный фильтр Kalman (EKF), используются для снижения влияния случайного хода на общее навигационное решение.
Применение случайной прогулки в INS
✔ Навигация на длительную продолжительность -случайные ошибки ходьбы становятся более значимыми в системах, которые работают в течение длительной продолжительности без внешних исправлений (например, подводные лодки, космический корабль ).
✔ Автономные транспортные средства -INS в автономных системах могут испытывать случайные ошибки ходьбы, особенно в средах, вызванных GNSS , где для исправления этих ошибок необходимы периодические обновления.
✔ Аэрофотосъемка -при навигации беспилотников случайная прогулка может повлиять на позиционирование на дальние расстояния, если не корректировать регулярно.
Преимущества смягчения случайной прогулки в INS
✔ Повышенная точность - снижение случайных ошибок ходьбы приводит к более точным оценкам положения и скорости с течением времени.
✔ Стабильность в навигации - слияния датчика и передовые фильтрации гарантируют, что система остается стабильной и надежной даже в течение длительных периодов работы.
✔ Лучшая производительность в средах, вызванных GNSS- слияние датчика позволяет INS продолжать обеспечивать точную навигацию, не полагаясь исключительно на сигналы GNSS.
