關于 INS 您需要了解的一切

文章出處：新聞資訊責任編輯：深圳市廣陵達科技有限公司發(fā)表時間：2024-11-12 17:44:45

對于計劃將這些系統(tǒng)作為其整體業(yè)務運營一部分的現(xiàn)代公司來說，了解構成慣性導航系統(tǒng) (INS) 的組件和流程至關重要。慣性系統(tǒng)的硬件、固件和實現(xiàn)是慣性導航領域和慣性測量單元中最重要的三個組件。以下是現(xiàn)代企業(yè)慣性系統(tǒng)的基礎知識：

? 硬件：您需要考慮的傳感器的質量、數(shù)量和成本的正確組合。

? 固件：過濾和數(shù)據(jù)混合/處理對于準確和高性能系統(tǒng)至關重要（這些不是公司之間的標準）。

? 實施：通常是選擇 INS 時考慮最少的部分，但可以說是最重要的部分。您的支持的文檔、質量和能力可能是按時、按預算發(fā)布產(chǎn)品的關鍵。

關于 INS 您需要了解的一切

慣性導航系統(tǒng)計算設備相對于特定參考點或固定坐標的位置。在機器人和自動化領域，INS 系統(tǒng)實施管理橫滾和俯仰，并監(jiān)控和維護航向、位置和速度。這需要各種組件必須協(xié)同工作才能創(chuàng)建自主機器人和導航系統(tǒng)。

為了讓機器人系統(tǒng)能夠自主移動，它需要清楚地知道自己在哪里、指向哪條路、要去哪里，并最終知道如何到達那里。這一切都從硬件組件開始。

慣性導航系統(tǒng)的組成部分

INS 系統(tǒng)由三個基本組件組成：

? 硬件

? 固件或軟件

? 執(zhí)行

人們在準備決定哪種 INS 最適合他們的產(chǎn)品時應該考慮其中的每一項。

自主系統(tǒng)中的慣性導航硬件

用于通過 INS 系統(tǒng)創(chuàng)建自主導航的硬件組件包括以下部分或全部元素：

慣性傳感器

? 加速度計用于測量安裝它們的設備的加速度和相對速度。通過測量設備速度及其加速度的變化，加速度計對于確定設備在不同點的位置至關重要。

? 陀螺儀是物理傳感器，可確定特定物體或設備相對于特定慣性參考系的角位置和運動。需要這些設備來確定設備相對于其他參考點和慣性系的準確姿態(tài)。

? 磁力計是檢測磁場的傳感器。它們用于為設備、機器人和系統(tǒng)提供導航參考點。

? 連接到全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（通常稱為GNSS）的 GPS 接收器向慣性系統(tǒng)提供有關其位置和位置的附加信息?？梢蕴砑犹炀€以使自治系統(tǒng)更容易地訪問 GNSS 網(wǎng)絡。

? 微處理器運行系統(tǒng)運行所需的固件。如果需要，內部存儲設備會記錄系統(tǒng)在運行期間的移動、位置和活動。

外形尺寸

設備通常是為受保護或惡劣的環(huán)境而生產(chǎn)的。在可以保護傳感器免受環(huán)境影響的情況下，它可以是無殼的，提供最小的可用占地面積。當安裝在無人機等設備上時，它需要一個“堅固耐用”的外殼，通常是鋁制外殼。

慣性測量單元 (IMU)將微機電系統(tǒng)、陀螺儀、磁力計和加速計集成到一款可用于管理機器人導航的便捷設備中。姿態(tài)和航向參考系統(tǒng) (AHRS)它將 IMU 的功能與檢測機器人系統(tǒng)相對于其他固定參考點的姿態(tài)并對其采取行動的能力相結合。最后，GPS 天線提供衛(wèi)星數(shù)據(jù)，為設備提供導航功能。此外，人們可能會選擇“雙羅盤”裝置，以在獲得航向時提供免受磁干擾的保護。這提供了更快的“修復”，使您的設備能夠更快地啟動和運行。所有這些（IMU、AHRS、GNSS）共同構成了慣性導航系統(tǒng) (INS)

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選擇最具成本效益的慣性測量裝置

在考慮慣性導航系統(tǒng)的硬件采購時，有幾個因素將對這些慣性測量單元導航工具的成本和有效性產(chǎn)生重大影響：

? 光纖陀螺儀減少了精確讀數(shù)所需的傳感器數(shù)量。然而，這些設備的單個成本要高得多（有時高達 100 倍）。更高質量的陀螺儀和其他硬件組件可提高精度并減少漂移。

? 加速度計、陀螺儀、GPS 系統(tǒng)和磁力計的低成本組合通?？梢詾樵诜忾]環(huán)境中運行或不需要精確管理位置和導航任務的系統(tǒng)提供足夠的導航提示。這些傳感器中的每一個數(shù)據(jù)結合在一起，有助于糾正和抵消單個傳感器的錯誤。在這種情況下，整體大于部分之和——這一切都歸功于傳感器融合（接下來討論）。

對于大多數(shù)公司來說，這種低成本傳感器的組合可以滿足其項目的性能和成本需求。在平衡成本和性能時找到最佳點將確保您部署最具成本效益的慣性測量單元和滿足公司特定需求的最佳解決方案。

慣性導航固件

慣性導航系統(tǒng)中使用的固件由兩個基本元素組成：

? 傳感器融合固件允許將來自所有硬件傳感器的數(shù)據(jù)傳送到處理單元。這會將數(shù)據(jù)轉換為設備內部微處理器可以讀取和理解的形式。

? 卡爾曼濾波器對于傳感器的數(shù)據(jù)處理精度是必需的，但在購買傳感器時并不總是包含在內。當它提供時，它作為專有程序提供，并且通常對于硬件設置和設計它的公司來說是唯一的。卡爾曼濾波器用于消除不相關信息，也稱為噪聲。通過減少噪聲并提供相關數(shù)據(jù)，卡爾曼濾波可以更有效地利用計算資源來管理自主系統(tǒng)的導航活動。

成功過濾數(shù)據(jù)的一些最重要的因素包括數(shù)據(jù)收集和交付的方式以及信息的記錄和記錄，特別是在最初實施期間，為確定可以改進的領域提供額外的幫助。用戶友好的界面和系統(tǒng)的可視化速度也是決定項目整體成功的關鍵因素。