Випадкове блукання відноситься до типу моделі помилок що зазвичай спостерігається в інерціальних навігаційних системах (ІНС) положення, швидкість або інші стани системи накопичують випадкові помилки з часом, що призводить до поступового збільшення невизначеності . Це явище часто пов'язане з шумом датчиків , особливо в акселерометрах та гіроскопах, що використовуються в ІНС. Воно проявляється як випадковий дрейф у вимірюваннях системи, що ускладнює прогнозування точного стану системи протягом тривалих періодів часу.
Як випадкове блукання впливає на INS?
Дрейф позиції – випадкове блукання призводить до поступового збільшення похибки позиції , оскільки невеликі випадкові помилки накопичуються з часом.
Дрейф швидкості – Аналогічно, випадкові помилки у вимірюваннях прискорення викликають дрейф оцінок швидкості , що, інтегруючись з часом, призводить до помилки положення.
Збільшення невизначеності – похибка зростає з квадратним коренем з часу , а це означає, що протягом тривалішого періоду невизначеність положення або швидкості значно зростатиме .
Як моделювати та пом'якшувати випадкове блукання в INS?
Моделювання випадкового блукання – В INS випадкове блукання часто моделюється як випадковий процес зі специфічними шумовими характеристиками такими як нестабільність зміщення та білий шум . Зазвичай воно представлене за допомогою фільтра Калмана або байєсівського фільтра для корекції помилок.
Калібрування датчиків – Регулярне калібрування датчиків допомагає зменшити випадковий дрейф , забезпечуючи точність початкових вимірювань.
Об'єднання даних датчиків – поєднання даних з інших датчиків (наприклад, GNSS, LiDAR ) з даними INS дозволяє краще виправляти помилки та компенсувати дрейф, спричинений випадковим блуканням .
Розширені методи фільтрації – такі методи, як фільтр Калмана та розширений фільтр Калмана (EKF), використовуються для зменшення впливу випадкового блукання на загальне навігаційне рішення.
Застосування випадкового блукання в INS
✔ Тривала навігація – помилки випадкового блукання стають більш значними в системах, які працюють протягом тривалого часу без зовнішніх корекцій (наприклад, підводні човни, космічні кораблі ).
✔ Автономні транспортні засоби – ІНС в автономних системах можуть виникати помилки випадкового блукання, особливо в середовищах, де відсутня підтримка ГНСС , де для виправлення цих помилок потрібні періодичні оновлення.
✔ Аерофотозйомка – У навігації за допомогою дронів випадкове блукання може впливати на позиціонування на великій відстані, якщо його регулярно не коригувати.
Переваги зменшення випадкового блукання в INS
✔ Підвищена точність – зменшення помилок випадкового блукання призводить до точніших оцінок положення та швидкості з часом.
✔ Стабільність навігації – поєднання даних датчиків та вдосконалені методи фільтрації забезпечують стабільність та надійність навіть протягом тривалого часу роботи.
✔ Краща продуктивність у середовищах, де немає сигналів GNSS – об’єднання даних датчиків дозволяє INS продовжувати забезпечувати точну навігацію, не покладаючись виключно на сигнали GNSS.
