Ataletsel navigasyon sistemleri ile çalışma deneyimimde , öğrendiğim bir şey, Ataletsel Ölçüm Birimi (IMU) doğruluğunun birçok uygulamanın başarısı için kritik olmasıdır - ister bir drone uçuyor, ister bir füze yönlendiriyor olun, ister robotik geliştiriyor olun. Bir IMU'nun doğruluğunu net bir şekilde anlamadan, tüm sisteminizi tehlikeye atabilecek hatalara karşı savunmasız kalırsınız. Peki, bir IMU ne kadar doğru ? Bu, sensör tipine, kalibrasyonuna ve çalıştığı çevreye bağlıdır. Ama size bazı net yönergeler vereyim.
Ataletsel ölçüm ünitesi doğruluğu büyük ölçüde sensörün derecesine bağlıdır. Tüketici sınıfı IMU'lar tipik olarak 10 ila 100 derece/saat hassasiyet sunarken, endüstriyel sınıf IMU'lar 1 ila 10 dereceye/saate yükseltir . Taktik dereceli IMU'lar , 0.1 ila 1 derece/saat arasında daha iyi bir doğruluk sağlar ve askeri uygulamalar için uygundur. Son olarak, navigasyon sınıfı IMU'lar, havacılık ve savunma için ideal olan
0.01 derece/saatten az olan en yüksek hassasiyeti sunar .
Şimdi, ayrıntılara girelim ve bu doğruluk seviyelerinin çeşitli uygulamalarda nasıl uygulandığına bakalım.
İçindekiler
Ataletsel ölçüm birimi doğruluğunu belirleyen faktörler
Atalet ölçüm biriminin doğruluğu birkaç temel faktörle belirlenir:
- Sensör tipi ve sınıfı : IMU'nun sınıfı - tüketici , endüstriyel , taktik veya navigasyon - doğruluğu etkileyen en doğrudan faktördür. Daha yüksek dereceli IMU'lar, fiber optik jiroskoplar (sis) veya halka lazer jiroskopları (RLG) , bu da kaymayı önemli ölçüde azaltır ve hassasiyeti arttırır.
- Drift (Bias Instability) : Drift, IMU'nun zamanla okumalarındaki kademeli sapmayı ifade eder. Sürüklenme ne kadar düşük olursa, IMU o kadar doğru olur. Üst düzey IMU'lar, özellikle navigasyon sınıfı birimler , tüketici ve endüstriyel modellere kıyasla son derece düşük sürüklenme oranlarına sahiptir.
- Kalibrasyon : En gelişmiş IMU'lar bile doğruluğu korumak için düzenli kalibrasyon gerektirir. Bu işlem sensör kusurları, sıcaklık etkileri ve performansı bozabilecek diğer değişkenleri düzeltir.
- Çevresel faktörler : Sıcaklık değişiklikleri, mekanik şoklar ve titreşimler hatalar getirebilir. Daha yüksek dereceli IMU'lar bu çevresel zorlukları telafi etmek için tasarlanmıştır, tüketici ve endüstriyel birimler bu tür aksamalara daha duyarlıdır.
Ataletsel ölçüm biriminin doğruluğu sınıfa göre anlama
IMU'lar tipik olarak her biri farklı bir doğruluk seviyesine sahip dört birincil sınıfa ayrılır:
| IMU sınıfı | Jiroskop sapması istikrarsızlığı | Tipik uygulamalar |
|---|---|---|
| Tüketici notu | 10 ila 100 derece/saat | Akıllı telefonlar, fitness izleyicileri, temel araçlar |
| Sanayi sınıfı | 1 ila 10 derece/saat | Endüstriyel robotlar, dronlar, araçlar |
| Taktik sınıfı | 0.1 ila 1 derece/saat | Askeri İHA'lar, Zemin Araçları, Savunma Sistemleri |
| Navigasyon notu | <0.01 derece/saat | Uçak, denizaltı, uzay aracı |
1. Tüketici sınıfı IMU'lar
Bunlar, genellikle akıllı telefonlar, giyilebilir cihazlar ve oyun denetleyicileri gibi cihazlarda bulunan en basit ve en uygun fiyatlı IMU'lardır. Jiroskop sapması instabilitesi açısından
10 ila 100 derece/saat arasında değişen doğruluk seviyeleri sunarlar Temel hareket algılama görevleri için yeterli olsa da, sürüklenme ve sensör gürültüsünün hızlı bir şekilde önemli hatalara yol açabileceği yüksek hassasiyetli uygulamalar için uygun değildir.
2. Endüstriyel sınıf IMU'lar
, 1 ila 10 derece/saat arasında sürüklenme oranları ile doğrulukta belirgin bir iyileşme sunar . Bunlar genellikle özerk araçlarda, endüstriyel robotlarda ve ılımlı hassasiyetin gerekli olduğu ve GP'lerin her zaman mevcut olmayabileceği İHA'larda kullanılır. Bu IMU'lar, orta derecede sert ortamlarda çalışacak şekilde tasarlanmıştır, ancak yine de GPS ile denilen ortamlarda sıcaklık dalgalanmaları veya uzun süreli çalışma ile mücadele edebilir
3. Taktik Sınıf IMUS
jiroskop sapması stabilitesi açısından 0.1 ila 1 derece/saat sağlayan bir adımdır Bunlar tipik olarak özellikle GPS ile dengeli ortamlarda hassas navigasyonun gerekli olduğu
diğer yüksek performanslı sistemlerde Hem önyargı istikrarı hem de çevresel faktörlere karşı direnç açısından daha iyi performans gösteren bu IMU'lar, maliyet ve performans arasında iyi bir denge sunar
4. Navigasyon sınıfı IMU'lar
Üst uçta, en yüksek hassasiyeti sunan navigasyon sınıfı atalet ölçüm birimleri, 0,01 derece/saatin altında önyargı dengesizliğine . uçaklarda, denizaltılarda ve uzay kullanılır - küçük bir hatanın bile önemli sonuçları olabilir. Navigasyon sınıfı IMU'lar, GPS ile denilen ortamlarda uzun süreler boyunca çalışabilir, bu da onları havacılık ve savunma sektörlerindeki uzun vadeli görevler için ideal hale getirir. Bununla birlikte, bu IMU'lar aynı zamanda en pahalıdır, genellikle birim başına 100.000 dolara mal olur
Sensör tipi IMU doğruluğunu nasıl etkiler?
Yıllar boyunca, çok çeşitli IMU teknolojilerinin geliştiğini gördüm ve her birinin gerekli doğruluğuna bağlı olarak rolü var. Genellikle IMU'ların ana türlerini ve doğruluğunu nasıl açıklıyorum:
- MEMS IMUS (Micro-Electro-Mechanical Sistemler) : MEMS IMU'lar son on yılda büyük adımlar attı. Başlangıçta, insanlar MEM'leri daha düşük maliyetli, daha az doğru seçenekler olarak gördüler, ancak bu artık tamamen doğru değil. sis IMU'ları bile doğrulukta rakip olabilecek üst düzey MEMS IMU'lar vardır , örneğin Guideenav'ın Guide900 MEMS tabanlı IMU, 0,1 derece/saat kadar hassas gyro sapma kararsızlığı sağlayabilir. hassasiyet , boyut ve maliyet dengesi sağladığını bulmuş olan İHA ve Robotiklerdeki müşterilerle çalıştım . Ayrıca inanılmaz derecede dayanıklı ve titreşimleri iyi idare ediyorlar, bu yüzden dronlarda ve diğer mobil sistemlerde çok yaygın olarak kullanılıyorlar.
- Sis imus (fiber optik jiroskop) : Daha fazla doğruluk ve stabiliteye ihtiyacınız varsa, sis imus gitmenin yoludur. Bunlarla, hassasiyetin her şey olduğu havacılık ve savunma projelerinde çalıştım. Sis sensörleri, çok düşük sürüklenmeyle mükemmel uzun süreli stabilite sunar, bu da onları küçük navigasyon hatalarının bile önemli sorunlara yol açabileceği uygulamalar için idealdir. Sis IMU'ları uçak ve füzelerde yaygın olarak bulunur ve daha pahalı olduklarında, sundukları doğruluk bu ortamlardaki diğer teknolojiler tarafından eşsizdir.
- RLG IMUS (halka lazer jiroskop) : Bunlar doğruluk söz konusu olduğunda çizginin en üstüdür. Askeri denizaltılar veya uzay navigasyonu gibi yüksek bahisli alanlarda çalışıyorsanız, RLG IMU'lar en iyi bahistir. Neredeyse hiç sürüklenmeden en yüksek doğruluğu sunarlar, ancak yüksek bir maliyetle gelirler ve nispeten hantaldırlar. Onları uzun vadeli hassasiyetin pazarlık edilemez olduğu uygulamalarda kullanıldığını gördüm ve nadiren hayal kırıklığına uğratıyorlar.
Ataletsel Ölçüm Birimi Doğruluğu için Drift Neden Önemlidir？
IMU ne kadar ileri olursa olsun, Drift , özellikle GPS gibi harici referans noktaları olmayan uzun süreli navigasyonda bir zorluk olarak kalır. Önyargı dengesizliği olarak da bilinen Drift, bir IMU'nun zamanla okumalarında yavaş hata birikimidir. Bu hata, küçük bir sapmanın bile başarısızlığa yol açabileceği otonom navigasyon veya füze rehberliği gibi uygulamalarda özellikle önemlidir.
Örneğin, navigasyon sınıfı IMU'lar 0,01 derece/saat kadar düşük sürüklenme oranlarına sahiptir , bu da uzun süre hassas oryantasyon verilerini koruyabilecekleri anlamına gelir. Buna karşılık, 100 dereceye/saate kadar sürüklenme oranlarına sahip tüketici sınıfı IMU'lar bu tür kritik görevlerde hızlı bir şekilde güvenilmez hale gelebilir.
Kalibrasyon ve sensör füzyonunun rolü
En doğru IMU'lar bile performanslarının zamanla güvenilir kalmasını sağlamak için düzenli kalibrasyon Kalibrasyon, sensör kayması, sıcaklık değişiklikleri ve mekanik aşınma için ayarlanmaya yardımcı olur. Uygun kalibrasyon olmadan, üst düzey bir IMU bile bozulmuş performans yaşayabilir.
Birçok sistemde, sensör füzyonu kullanılır. GP'ler veya manyetometreler gibi diğer sensörlerle birleştirerek , sürüklenmeyi ve genel sistem güvenilirliğini iyileştirebilirsiniz. fazlalık ve hassasiyetin kritik olduğu otonom araçlar veya füze sistemleri gibi yüksek performanslı uygulamalarda yaygındır
Guideenav nasıl yardımcı olabilir
GuiTenav'da endüstriyelden taktik ve navigasyon sınıfına kadar bir dizi IMU sensörü sunuyoruz . Uygulamanız kritik ortamlarda hareket izleme veya yüksek hassasiyetli gezinme gerektirir, ihtiyaçlarınızı karşılamak için doğru IMU'ya sahibiz.
Ürünlerimiz yüksek doğruluk ve güvenilirliği ile ünlüdür. Aşağıdakiler dahil olmak üzere ortak IMU zorluklarını azaltmak için çeşitli özellikler sunuyoruz:
- Sürüklenmeyi en aza indiren ve istikrarlı performans sağlayan gelişmiş kalibrasyon teknikleri.
- Gürültüyü bastırmak ve IMU verilerinin hassasiyetini artırmak için tasarlanmış güçlü yazılım.
- Kullanıcıların IMU'larının yeteneklerini tam olarak kullanmalarına yardımcı olacak kapsamlı kılavuzlar ve uzman desteği.
İhtiyaçlarınız için ideal IMU'yu arıyorsanız, GuiTenav mükemmel bir başlangıç noktasıdır.
