Инерциальные измерительные приборы (IMU) и глобальные системы позиционирования (GPS) в настоящее время являются наиболее часто используемыми навигационными датчиками и играют важную роль в авиации, навигации, управлении транспортными средствами и других областях. Однако IMU имеет такие проблемы, как интегральный дрейф и накопление ошибок с течением времени, в то время как GPS подвержен воздействию таких факторов, как помехи при передаче сигнала и эффекты многолучевости. Таким образом, использование IMU или GPS в одиночку не может удовлетворить потребности высокоточной навигации. Чтобы преодолеть их соответствующие недостатки, были разработаны алгоритмы объединения IMU и GPS. В этой статье будут представлены принципы и области применения алгоритмов объединения IMU и GPS.
1.Обзор алгоритма объединения IMU и GPS
Алгоритм объединения IMU и GPS - это метод, который объединяет результаты измерений IMU и GPS для получения высокоточных и высоконадежных результатов навигационного решения с помощью дополнительной фильтрации и других технологий. Этот алгоритм использует данные инерциальных измерений IMU (включая акселерометр и гироскоп) и информацию о местоположении и скорости GPS для повышения точности и надежности навигации за счет объединения этих двух данных.
2.Принцип работы алгоритма слияния IMU и GPS
Алгоритм объединения IMU и GPS в основном включает следующие этапы:
2.1 Предварительная обработка данных
Данные из IMU и GPS обычно требуют предварительной обработки для устранения помех и фильтрации. Для данных IMU распространенные методы предварительной обработки включают фильтрацию нижних частот и калибровку смещения; для данных GPS распространенные методы предварительной обработки включают дифференциальную обработку и сглаживание курсового угла.
2.2 Решение проблемы ориентации
IMU может предоставлять информацию об ориентации, то есть о направлении и угле наклона объекта. Используя угловую скорость, измеряемую гироскопом, и ускорение свободного падения, измеряемое акселерометром, можно определить положение объекта. Расчет ориентации является основой для интеграции IMU и GPS, которые могут предоставлять точную навигационную информацию.
2.3 Определение местоположения
GPS может предоставлять информацию о местоположении, то есть долготу, широту и высоту объекта. Используя информацию о местоположении GPS и информацию об ориентации IMU, можно рассчитать местоположение объекта. Расчет местоположения - это ключевой шаг в интеграции IMU и GPS, который может обеспечить точные результаты навигации.
2.4 Объединение данных
На основе расчета ориентации и местоположения могут быть объединены данные IMU и GPS. Распространенные методы объединения включают дополнительную фильтрацию, фильтрацию по Калману и фильтрацию по частицам. Эти методы позволяют оптимальным образом интегрировать данные IMU и GPS на основе такой информации, как ошибки измерений, веса и ковариационные матрицы IMU и GPS, для получения точных результатов навигационного решения.
3.Применение алгоритма слияния IMU и GPS
Алгоритмы IMU и GPS fusion широко используются в авиации, навигации транспортных средств и других областях. Ниже приведены конкретные сценарии применения этого алгоритма в некоторых приложениях:
3.1 Навигация в полете
При навигации в полете алгоритм IMU и GPS fusion может предоставлять точную информацию о местоположении, скорости и ориентации воздушного судна, помогая пилотам осуществлять точное управление полетом и навигацию.
3.2 Навигация по судну
При навигации по судну алгоритм IMU и GPS fusion может предоставлять точную информацию о местоположении судна, скорости и ориентации, помогая членам экипажа осуществлять точное навигационное управление и ориентацию.
3.3 Автономное вождение
В области автономного вождения алгоритмы IMU и GPS fusion могут предоставлять точную информацию о местоположении, скорости и ориентации транспортного средства, помогая автономным транспортным средствам осуществлять точное планирование маршрута и навигацию.
3.4 Навигация в помещении
При навигации в помещении из-за ослабления и блокирования сигнала GPS алгоритм IMU и GPS fusion могут предоставлять точную информацию о местоположении и ориентации в помещении, используя информацию IMU об ориентации, чтобы помочь людям определить местоположение и ориентироваться в помещении.
Подводить итоги
Алгоритм объединения IMU и GPS - это метод, который объединяет результаты измерений IMU и GPS для получения высокоточных и высоконадежных результатов навигационного решения с помощью дополнительной фильтрации и других технологий. Этот алгоритм может эффективно преодолеть соответствующие недостатки IMU и GPS и повысить точность и безотказность навигации с помощью таких этапов, как расчет ориентации, определение местоположения и объединение данных. Алгоритмы объединения IMU и GPS имеют широкие перспективы применения в авиации, навигации, управлении транспортными средствами, в помещениях и в других областях. С постоянным развитием сенсорных технологий алгоритмы IMU и GPS fusion будут совершенствоваться и дальше, чтобы обеспечить более точные и надежные решения в области навигации. Компания ERICCO, являющаяся разработчиком и производителем IMU, самостоятельно разработала навигационный модуль ER-MIMU-01, который может самостоятельно выполнять поиск на север и может быть лучше интегрирован с GPS для достижения наилучших результатов. Этот продукт оснащен встроенным гироскопом с высокой точностью и без смещения. Стабильность может достигать 0,01-0,02°/час и 0,03-0,05°/час соответственно.
Если вы хотите узнать о MEMS IMU или приобрести его, пожалуйста, свяжитесь с нашим соответствующим персоналом.