В інерціальній навігації антена зазвичай відноситься до пристрою, який приймає сигнали від зовнішніх систем позиціонування, найчастіше глобальних навігаційних супутникових систем (GNSS) , таких як GPS, GLONASS, Galileo або BeiDou. Антена має вирішальне значення для надання інформації про абсолютне місцезнаходження (широта, довгота та висота) та сприяння ініціалізації та корекції інерціальної навігаційної системи (INS).
Роль антени в інерціальній навігації:
Прийом сигналу ГНСС:
- Антена приймає сигнали від супутників GNSS, які транслюють дані про своє місцезнаходження та час. Це дозволяє INS визначати абсолютне положення та швидкість системи, що можна використовувати для корекції або калібрування інерціальних датчиків (акселерометрів та гіроскопів) з часом.
Позиціонування та навігація:
- Дані GNSS, що надаються антеною, допомагають встановити положення пристрою в просторі. Ця інформація особливо важлива для визначення початкового положення та для внесення коректив до оцінок положення та швидкості інерціальної навігаційної системи з часом, особливо за відсутності інших систем відліку.
Злиття з інерційними датчиками:
- У типовому до об'єднання датчиків дані з антени GNSS та інерціальних датчиків (IMU) об'єднуються за допомогою алгоритмів, таких як фільтрація Калмана, для забезпечення точної, безперервної навігаційної інформації. Інерціальні датчики забезпечують короткострокову точність, тоді як дані GNSS коригують довгостроковий дрейф.
Роль в ініціалізації:
- Під час запуску системи або коли INS не може отримати достатньо інерційних вимірювань, антена GNSS надає життєво важливі дані для початкового вирівнювання та калібрування системи, особливо для початкового положення та курсу.
Допомога в точності:
- У випадку систем з двома антенами або кількома антенами , відносне положення між антенами може бути використане для обчислення курсу , крену та тангажу . Це поширене явище в таких застосуваннях, як морська , аерокосмічна та наземних транспортних засобів , де потрібні точні курс та положення.
Наприклад:
- Системи з однією антеною покладаються лише на дані GNSS для оновлення місцезнаходження, тоді як
- Системи з двома антенами використовують дві антени, розміщені на фіксованій відстані одна від одної, для розрахунку курсу, який потім використовується для корекції INS.
Вплив факторів навколишнього середовища:
- На роботу антени можуть впливати такі фактори навколишнього середовища, як блокування сигналу , багатопроменеві перешкоди (відбиті сигнали) або атмосферні умови , що може вплинути на якість та надійність даних GNSS. Це особливо проблематично в міських каньйонах або густих лісах , де сигнали можуть блокуватися або відбиватися.
Типи антен в інерціальній навігації:
- Патч-антени:
- Це невеликі плоскі антени, які часто використовуються в приймачах GNSS для застосувань, що вимагають низькопрофільної конструкції. Їх можна використовувати як в конфігураціях з однією, так і з двома антенами.
- Спіральні антени:
- Використовується для застосувань, де антена повинна забезпечувати кращий прийом сигналу в певному напрямку (наприклад, літаки , морські судна ).
- Системи з двома антенами:
- У випадках, коли потрібно визначити курс та положення використовуються системи з двома антенами курсу (напрямку руху), які потім можна об'єднати з інерційними вимірюваннями.
- Мікросмужкові та L1/L2 антени:
- Ці антени можуть працювати на певних діапазонах GNSS (наприклад, L1 для GPS) та можуть забезпечувати високу точність і стійкість до перешкод сигналу.
Висновок:
В інерціальній навігації антена є життєво важливим компонентом для забезпечення даних абсолютного положення через сигнали GNSS, що допомагає виправити накопичені помилки (дрейф) в інерціальному вимірювальному блоці (IMU) . Поєднуючи дані від антени з вимірюваннями від IMU, система може досягти вищої точності та надійності навігації, особливо протягом тривалих періодів часу та в середовищах, де лише інерціальні датчики зазнавали б дрейфу.
