У галузі інерційної навігації (INS) точність , як правило, відноситься до ступеня відхилення між розрахунковими значеннями, що надаються навігаційною системою або пристроєм вимірювань та справжніми значеннями. Точність є ключовим показником для оцінки продуктивності навігаційної системи та безпосередньо впливає на надійність та ефективність системи в складних середовищах, наприклад, коли втрачаються зовнішні посилання, або сигнали GPS втрачаються або втручаються.
Визначення точності в інерційних навігаційних системах:
- Точність позиції:
- Відноситься до різниці між розрахунковою позицією та справжньою позицією. INS використовує інерційні датчики (наприклад, акселерометри, гіроскопи) для моніторингу руху та обчислює положення шляхом інтеграції прискорення та кутової швидкості. Через накопичення помилок датчиків точність позиції може поступово погіршитися з часом.
- Точність позиції , як правило, виражається в метрах (м) .
- Точність швидкості:
- Відноситься до різниці між розрахунковою швидкістю та справжньою швидкістю. INS оцінює швидкість шляхом вимірювання прискорення, але через помилки акселерометра помилки оцінки швидкості з часом збільшуються.
- Точність швидкості зазвичай виражається в метрах на секунду (м/с) або кілометрах на годину (км/год) .
- Точність заголовка:
- Відноситься до різниці між розрахунковим заголовком (напрямком) та справжнім заголовком. INS використовує гіроскопи для вимірювання кутової швидкості, яка потім використовується для оцінки заголовка. Помилки виникають із упереджень, дрейфу та інших факторів гіроскопів.
- Точність заголовка , як правило, виражається в градусах (°) .
- Точність ставлення:
- Відноситься до різниці між орієнтовним ставленням (крок, рулоном та кутом позіхання) та справжнім ставленням. Точність ставлення тісно пов'язана з точністю заголовка та якістю акселерометрів та гіроскопів.
- Точність ставлення зазвичай виражається в ступенях (°) .
Фактори, що впливають на точність:
- Помилки датчиків:
- Помилки акселерометра (наприклад, нульовий зміщення, помилки коефіцієнта масштабу, шум) та помилки гіроскопа (наприклад, зміщення дрейфу, шум, помилки коефіцієнта шкали) є ключовими детермінантами точності INS.
- З часом накопичуються помилки датчиків, що впливають на точність оцінки позиції та ставлення.
- Помилки інтеграції системи:
- Помилки в інтеграції акселерометрів та гіроскопів, калібрування датчиків та інших апаратних конфігурацій (наприклад, антена, комп'ютерні системи) також впливають на загальну точність.
- Початкові умови та точність вирівнювання:
- Помилки у встановленні початкової позиції, швидкості та ставлення або помилок вирівнювання можуть призвести до зниження точності всього INS. Тому фази запуску та початкові вирівнювання ВНС мають вирішальне значення.
- Зовнішнє втручання:
- Зовнішні фактори, такі як магнітні поля, зміни температури та вібрації, можуть впливати на продуктивність датчиків, тим самим впливаючи на точність.
Відносини точності та помилок:
У інерційній навігації точність часто пов'язана з помилкою (помилка). Наприклад, кумулятивна помилка та дрейф є первинними причинами деградації точності. З часом накопичуються системні помилки, що призводить до поступового зниження точності навігації. Як правило, INS працює протягом коротких періодів, але точність знижується у міру прогресування часу.
Поширені показники для точності та помилок:
- Стандартне відхилення : являє собою діапазон коливань між вимірюваними значеннями та справжніми значеннями, що відображає стабільність точності системи.
- Максимальна помилка : найбільше відхилення системного положення, швидкості або заголовка протягом певного періоду часу.
- Середня квадратна помилка (RMSE) : враховує як величину, так і розподіл помилок, зазвичай використовуються для опису загальної точності системи.
Точність проти точності:
- Точність : посилається на те, наскільки закривається вихід до справжнього значення. Він зазвичай використовується для опису різниці між положенням, швидкістю, заголовком тощо та справжніми значеннями.
- Точність : посилається на узгодженість системи системи, тобто розподіл помилок між декількома вимірюваннями. Система з високою точністю може виводити дуже схожі результати протягом декількох вимірювань, але ці результати можуть не обов'язково бути близькими до справжнього значення.
Оптимізація точності в інерційних навігаційних системах:
- Зовнішні допоміжні датчики : такі датчики, як GPS, датчики зору та геомагнітні датчики, можуть надати додаткову інформацію для зменшення накопичення помилок в INS.
- Алгоритми синтезу : Алгоритми, такі як фільтр Калмана, можуть злити дані з різних датчиків для підвищення точності системи.
- Високоточні інерційні датчики : Використання високоякісних акселерометрів та гіроскопів може значно підвищити точність системи, особливо при довгостроковому контролі помилок.
Короткий зміст:
У інерційній навігації точність відноситься до відхилення між вихідною системою (такими як положення, швидкість, заголовок, ставлення) та справжні значення. На точність впливає різні фактори, включаючи помилки датчиків, початкові помилки вирівнювання та зовнішні перешкоди. Точність є однією з основних показників для оцінки продуктивності INS, що безпосередньо впливає на ефективність та надійність системи в навігації, контролі та інших додатках.
