Ataletsel navigasyon (INS) alanında , doğruluk genellikle navigasyon sistemi veya ölçüm cihazı tarafından sağlanan tahmini değerler ile gerçek değerler arasındaki sapma derecesini ifade eder. Doğruluk, bir navigasyon sisteminin performansını değerlendirmek için anahtar bir metriktir ve harici referansların kaybolduğu veya GPS sinyallerinin kaybolduğu veya müdahale ettiği gibi karmaşık ortamlarda sistemin güvenilirliğini ve etkinliğini doğrudan etkiler.
Ataletsel navigasyon sistemlerinde doğruluğun tanımı:
- Pozisyon doğruluğu:
- Tahmini pozisyon ile gerçek pozisyon arasındaki farkı ifade eder. INS, hareket izleme için atalet sensörleri (örneğin, ivmeölçerler, jiroskoplar) kullanır ve ivme ve açısal hızı entegre ederek pozisyonu hesaplar. Sensör hatalarının birikmesi nedeniyle, konum doğruluğu zaman içinde kademeli olarak bozulabilir.
- Konum doğruluğu metre (m) cinsinden ifade edilir .
- Hız doğruluğu:
- Tahmini hız ile gerçek hız arasındaki farkı ifade eder. INS, hızlanmayı ölçerek hızı tahmin eder, ancak ivmeölçer hataları nedeniyle hız tahmin hataları zaman içinde artar.
- Hız doğruluğu saniyede metre (m/s) veya saatte kilometre (km/s) olarak ifade edilir .
- Başlık Doğruluğu:
- Tahmini başlık (yön) ve gerçek başlık arasındaki farkı ifade eder. IN, daha sonra başlığı tahmin etmek için kullanılan açısal hızı ölçmek için jiroskoplar kullanır. Hatalar önyargılar, sürüklenme ve jiroskoplardaki diğer faktörlerden kaynaklanır.
- Başlık doğruluğu derecelerde (°) eksprese edilir .
- Tutum doğruluğu:
- Tahmini tutum (zift, rulo ve sapma açıları) ve gerçek tutum arasındaki farkı ifade eder. Tutum doğruluğu, başlık doğruluğu ve ivmeölçerlerin ve jiroskopların kalitesi ile yakından ilişkilidir.
- Tutum doğruluğu derecelerde (°) ifade edilir .
Doğruluğu etkileyen faktörler:
- Sensör hataları:
- İvmeölçer hataları (örneğin, sıfır sapma, ölçek faktörü hataları, gürültü) ve jiroskop hataları (örneğin, önyargı sürüklenmesi, gürültü, ölçek faktörü hataları), bir INS'nin doğruluğunun temel belirleyicileridir.
- Zamanla, sensör hataları birikir ve konum ve tutum tahmininin doğruluğunu etkiler.
- Sistem entegrasyon hataları:
- Hızlandırıcıların ve jiroskopların entegrasyonundaki hatalar, sensör kalibrasyonu ve diğer donanım konfigürasyonları (örn. Anten, bilgisayar sistemleri) de genel doğruluğu etkiler.
- Başlangıç koşulları ve hizalama doğruluğu:
- Başlangıç konumunu, hızını ve tutumunu veya hizalama hatalarını belirlemedeki hatalar, tüm INS'nin doğruluğunda bir azalmaya yol açabilir. Bu nedenle, INS'nin başlangıç ve başlangıç hizalama aşamaları çok önemlidir.
- Dış parazit:
- Manyetik alanlar, sıcaklık değişiklikleri ve titreşimler gibi dış faktörler sensörlerin performansını etkileyebilir, böylece doğruluğu etkileyebilir.
Doğruluk ve hata ilişkisi:
Ataletal navigasyonda, doğruluk genellikle hata (hata) ile ilişkilidir. Örneğin, kümülatif hata ve sapma, doğruluk bozulmasının birincil nedenleridir. Zamanla, sistem hataları birikir ve navigasyon doğruluğunda kademeli bir azalmaya yol açar. Genel olarak, bir INS kısa süreler boyunca iyi performans gösterir, ancak zaman ilerledikçe doğruluk azalır.
Doğruluk ve hata için yaygın metrikler:
- Standart Sapma : Sistemin doğruluğunun stabilitesini yansıtan ölçülen değerler ve gerçek değerler arasındaki dalgalanma aralığını temsil eder.
- Maksimum hata : Sistem konumunun, hızın veya belirli bir süre içinde başlığın en büyük sapması.
- Kök Ortalama Kare Hatası (RMSE) : Sistemin genel doğruluğunu tanımlamak için yaygın olarak kullanılan hataların hem büyüklüğünü hem de dağılımını dikkate alır.
Doğruluk ve hassasiyet:
- Doğruluk : Sistem çıkışının gerçek değere ne kadar yakın olduğunu ifade eder. Konum, hız, başlık vb. Ve gerçek değerler arasındaki farkı tanımlamak için yaygın olarak kullanılır.
- Hassasiyet : Sistem çıkışının tutarlılığını, yani çoklu ölçümler arasındaki hata dağılımını ifade eder. Yüksek hassasiyete sahip bir sistem, çoklu ölçümlerde çok benzer sonuçlar verebilir, ancak bu sonuçlar mutlaka gerçek değere yakın olmayabilir.
Ataletal navigasyon sistemlerinde doğruluğu optimize etme:
- Harici yardımcı sensörler : GPS, görme sensörleri ve jeomanyetik sensörler gibi sensörler, INS'de hata birikimini azaltmak için ek bilgiler sağlayabilir.
- Füzyon algoritmaları : Kalman filtresi , sistem doğruluğunu artırmak için farklı sensörlerden verileri kaynaştırabilir.
- Yüksek hassasiyetli atalet sensörleri : Yüksek kaliteli ivmeölçerler ve jiroskoplar kullanmak, özellikle uzun vadeli hata kontrolünde sistem doğruluğunu önemli ölçüde artırabilir.
Özet:
Ataletsel navigasyonda doğruluk sistem çıkışı (konum, hız, başlık, tutum) ve gerçek değerler arasındaki sapmayı ifade eder. Doğruluk, sensör hataları, başlangıç hizalama hataları ve harici parazit dahil olmak üzere çeşitli faktörlerden etkilenir. Doğruluk, navigasyon, kontrol ve diğer uygulamalardaki sistemin etkinliğini ve güvenilirliğini doğrudan etkileyen, INS performansını değerlendirmek için temel metriklerden biridir.
