Integrated Navigation refers to the combination of data from multiple navigation sensors and systems to provide more accurate, reliable, and continuous positioning, navigation, and timing information. Мета полягає в тому, щоб поєднати сильні сторони різних систем для подолання своїх індивідуальних обмежень та надання надійного навігаційного рішення.
- Багатосенсорне синтез:
- Integrated navigation typically combines data from various sensors such as GPS/GNSS , inertial measurement units (IMU) , radar , Lidar , odometry , magnetometers , and altimeters . Ці датчики вимірюють різні аспекти навколишнього середовища, і їхні дані зростають для створення більш точної оцінки позиції та руху користувача.
- Алгоритми синтезу датчика:
- Data from different sensors is combined using advanced sensor fusion algorithms like Kalman filters or particle filters . Ці алгоритми допомагають об'єднати вимірювання, виправляючи помилки в одному датчику з даними інших, покращуючи загальну точність та надійність.
- Надмірність та толерантність:
- Використовуючи кілька датчиків, інтегровані навігаційні системи є більш стійкими до збоїв датчиків або факторів навколишнього середовища, які можуть впливати на один конкретний датчик (наприклад, втрата сигналу GNSS, Drift IMU). Якщо одна система тимчасово недоступна або деградована, інші можуть компенсувати, забезпечуючи постійну навігацію.
- Типи інтегрованих навігаційних систем:
- GNSS/INS Integration : Combining Global Navigation Satellite Systems (GNSS) like GPS with Inertial Navigation Systems (INS) . GNSS надає точні дані про положення, в той час як INS пропонує безперервну навігацію навіть тоді, коли сигнали GNSS слабкі або недоступні (наприклад, в тунелях або міських каньйонах).
- GNSS/IMU/Other Sensors : Integration of GNSS with IMUs, radar, or vision systems (eg, cameras or Lidar). Це поширене в автономних транспортних засобах, робототехніці та літальних апаратах, де висока точність потрібна в різних умовах навколишнього середовища.
- Інтегровані системи літаків або морських систем : інтеграція GNSS, радіолокаційних, SONAR та інерційних систем для забезпечення точної навігації та контролю над великими відстанями або коли зовнішні умови (як погода) можуть впливати на продуктивність датчиків.
- Застосування інтегрованої навігації:
- Автономні транспортні засоби : поєднання GPS, ІМУ, камер та лідара для положення в режимі реального часу та відстеження руху, що дозволяє навігацію в складних умовах.
- Авіація : Літак використовує інтегровані системи для поєднання GNSS, радіолокаційних та інерційних систем для забезпечення постійної навігації під час польотів, особливо у випадках, коли зовнішні сигнали (наприклад, погода) можуть втручатися.
- Морські : кораблі та підводні човни використовують інтегровані навігаційні системи для поєднання GNSS, SONAR та інерційної навігації для підтримки точного позиціонування та відстеження курсів у відкритих морях та в складних умовах.
- Військові : Військові заявки використовують інтегровану навігацію для забезпечення надійного позиціонування в середовищах, де сигнали GNSS можуть бути заклинені або недоступні, як, наприклад, у конфліктних зонах.
- Обстеження та картографування : Обстеження інструментів поєднують GNS з точними інерційними системами для досягнення геопросторових даних високої точності у складній місцевості.
Переваги інтегрованої навігації:
- Покращена точність:
- Поєднання датчиків дозволяє сильним сторонам однієї системи компенсувати слабкі сторони іншого. Наприклад, хоча GNSS надає точні дані про положення, на них може вплинути на перешкоди сигналу; ІМУ може надавати безперервні оновлення позиції навіть тоді, коли сигнали GNSS слабкі.
- Надійність та надійність:
- Інтегровані системи можуть забезпечити більш надійну навігацію, особливо у складних умовах, таких як тунелі, щільні міські райони або райони з поганою супутниковою видимістю (наприклад, втрата сигналу GPS в лісах або гірських регіонах).
- Безперервна робота:
- Інтеграція дозволяє безперебійної навігації, оскільки система може перемикатися між датчиками при необхідності. Наприклад, якщо сигнали GNSS заблоковані або втрачені, INS може продовжувати надавати оцінки положення та швидкості, поки сигнал GNSS не буде відновлений.
- Навігація в режимі реального часу:
- Інтегрована навігація пропонує рішення в режимі реального часу для динамічних середовищ, забезпечуючи постійне та точне відстеження та контроль.
Короткий зміст:
Integrated Navigation is a system that combines data from multiple sensors (such as GNSS, INS, radar, and Lidar) to provide more accurate, continuous, and reliable positioning and navigation. Він широко використовується в таких програмах, як автономні транспортні засоби, авіація, морська навігація та військові системи, де поєднання різних даних датчиків забезпечує високоефективну навігацію навіть у складних умовах.
