APLICAÇÕES

Pontos-chaveProduto: MEMS GNSS/INS da Micro-Magic Inc, incluindo o modelo I3500 para aplicações de mapeamento.Características:Tamanho: Compacto e leve para fácil integraçãoPrecisão: instabilidade de polarização de 2,5°/h, caminhada aleatória angular de 0,028°/√hAcelerômetro MEMS: faixa de ± 6g, instabilidade de polarização zero

Pontos-chaveProduto: Soluções de navegação integrada GNSS/INSPrincipais recursos:Componentes: O sistema integrado inclui receptor GNSS, Unidade de Medição Inercial (IMU) e sensores opcionais como LiDAR ou hodômetros.Função: Mantém a precisão e a estabilidade durante a perda de sinal GNSS usando sensores adicionais ou restrições de estado de movimento como ZUPT.Aplicações: Ideal para navegação urbana, mineração, exploração de petróleo e outros ambientes com possíveis obstruções de sinal.Navegação Inercial: Utiliza giroscópios e acelerômetros para medir posição, velocidade e aceleração.Conclusão: O design do sistema integrado está evoluindo, com soluções que melhoram a robustez em ambientes desafiadores, ao mesmo tempo que equilibram custos e complexidade.Num sistema de navegação integrado GNSS/INS, as medições GNSS desempenham um papel crítico na correção do INS. Portanto, o bom funcionamento do sistema integrado depende da continuidade e estabilidade dos sinais dos satélites. No entanto, quando o sistema opera sob viadutos, copas de árvores ou dentro de edifícios urbanos, os sinais de satélite podem ser facilmente obstruídos ou interferidos, levando potencialmente a uma perda de bloqueio no receptor GNSS. Este artigo discute soluções para manter a precisão e estabilidade dos sistemas de navegação integrados GNSS/INS quando os sinais dos satélites são perdidos.Quando o sinal do satélite fica indisponível por um longo período, a falta de correções GNSS faz com que os erros INS se acumulem rapidamente, especialmente em sistemas com unidades de medição inercial de menor precisão. Este problema leva a um declínio na precisão, estabilidade e continuidade da operação do sistema integrado. Consequentemente, é essencial resolver este problema para aumentar a robustez do sistema integrado em ambientes tão complexos.1.Duas soluções principais para lidar com a perda de sinal de GNSS/INSAtualmente, existem duas soluções principais para enfrentar o cenário de perda de sinal de satélite.Solução 1: Integrar Sensores AdicionaisPor um lado, sensores adicionais podem ser integrados ao sistema GNSS/INS existente, como odômetros, LiDAR, sensores astronômicos e sensores visuais. Assim, quando a perda de sinal do satélite torna o GNSS indisponível, os sensores recentemente adicionados podem fornecer informações de medição e formar um novo sistema integrado com o INS para suprimir a acumulação de erros do INS. Os problemas com esta abordagem incluem o aumento dos custos do sistema devido aos sensores adicionais e à complexidade potencial do projeto se os novos sensores exigirem modelos de filtragem complexos.Fig.1 Visão geral do sistema de navegação integrado GNSS IMU ODO LiDAR SLAM.Solução 2: Tecnologia ZUPTPor outro lado, um modelo de posicionamento com restrições de estado de movimento pode ser estabelecido com base nas características de movimento do veículo. Este método não requer a adição de novos sensores ao sistema integrado existente, evitando assim custos adicionais. Quando o GNSS não está disponível, as novas informações de medição são fornecidas pelas restrições de estado de movimento para suprimir a divergência INS. Por exemplo, quando o veículo está parado, a tecnologia de atualização de velocidade zero (ZUPT) pode ser aplicada para suprimir o acúmulo de erros INS.ZUPT é um método de baixo custo e comumente usado para mitigar a divergência do INS. Quando o veículo está parado, a velocidade do veículo deveria teoricamente ser zero. Porém, devido ao acúmulo de erros INS ao longo do tempo, a velocidade de saída não é zero, portanto a velocidade de saída INS pode ser usada como uma medida do erro de velocidade. Assim, com base na restrição de que a velocidade do veículo seja zero, uma equação de medição correspondente pode ser estabelecida, fornecendo informações de medição para o sistema integrado e suprimindo o acúmulo de erros INS.Fig.2 O fluxograma do algoritmo GNSSIMU baseado em ZUPT fortemente acoplado ao CERAV.No entanto, a aplicação do ZUPT exige que o veículo esteja parado, tornando-o uma tecnologia estática de atualização de velocidade zero que não pode fornecer informações de medição durante as manobras normais do veículo. Em aplicações práticas, isto exige que o veículo pare frequentemente a partir de um estado de movimento, reduzindo a sua manobrabilidade. Além disso, o ZUPT exige a detecção precisa dos momentos estacionários do veículo. Se a detecção falhar, informações de medição incorretas poderão ser fornecidas, levando potencialmente à falha deste método e até mesmo fazendo com que a precisão do sistema integrado diminua ou divirja.ConclusãoA perda de sinais de satélite pode causar rápida acumulação de erros no INS, particularmente em ambientes complexos como áreas urbanas. Duas soluções principais são apresentadas: adicionar sensores adicionais, como LiDAR ou sensores visuais, para fornecer medições alternativas, ou usar restrições de estado de movimento como a tecnologia Zero-Velocity Update (ZUPT) para corrigir erros de INS. Cada abordagem tem suas próprias vantagens e desafios, com a integração de sensores aumentando os custos e a complexidade, enquanto o ZUPT exige que o veículo esteja parado e detectado com precisão para ser eficaz.A Micro-Magic Inc está na vanguarda da tecnologia de navegação inercial e lançou recentemente três produtos MEMS INS auxiliados por GNSS com vários níveis de precisão (nível industrial, nível tático e nível de navegação). Notavelmente, o MEMS GNSS/INS I3500 de nível industrial apresenta uma instabilidade de polarização de 2,5°/h e um passeio aleatório angular de 0,028°/√hr, juntamente com um acelerômetro MEMS de alta precisão com uma grande faixa (±6g, instabilidade de polarização zero

Pontos-chaveProduto: Sistema de navegação integrado GNSS/MEMS INSPrincipais recursos:Componentes: Combina sensores inerciais MEMS com receptores GNSS para recursos aprimorados de navegação.Função: Fornece atualizações de alta frequência e informações precisas de posição, velocidade e atitude, integrando dados inerciais com correções GNSS.Aplicações: Ideal para drones, gravadores de voo, veículos não tripulados inteligentes e veículos subaquáticos.Fusão de dados: utiliza filtragem Kalman para mesclar dados GNSS com dados MEMS INS, corrigindo erros acumulados e melhorando a precisão geral.Conclusão: Este sistema integrado aproveita os pontos fortes de ambas as tecnologias para melhorar o desempenho e a confiabilidade da navegação, com aplicações abrangentes em vários setores.Com o desenvolvimento dos dispositivos inerciais MEMS, a precisão dos giroscópios e acelerômetros MEMS melhorou gradualmente, levando a rápidos avanços na aplicação de MEMS INS. No entanto, o aprimoramento na precisão dos dispositivos inerciais MEMS não tem sido suficiente para atender às demandas cada vez mais altas de precisão do MEMS INS. Assim, melhorar a precisão do MEMS INS através de algoritmos de compensação de erros e outros métodos tornou-se o foco da pesquisa do MEMS INS.Para melhorar o desempenho do MEMS INS, os pesquisadores exploraram vários métodos para reduzir os erros nesses sistemas. Existem quatro abordagens principais para reduzir erros do MEMS INS:Calibração e compensação de parâmetros de erro do sensor: envolve o uso de modelagem matemática e ferramentas experimentais para estimular erros do sensor, calibrando sistematicamente erros determinísticos no nível do sistema e, em seguida, compensando esses erros por meio de algoritmos de navegação inercial para melhorar o desempenho geral.Tecnologia de modulação de rotação: Ao aplicar esquemas de modulação de rotação apropriados, os erros do sensor podem variar periodicamente sem depender de fontes externas de informação. Esta compensação automática de erros no algoritmo de navegação suprime a influência dos erros do sensor no MEMS INS.Tecnologia de Redundância de Dispositivo Inercial: Devido ao baixo custo dos sensores inerciais MEMS, projetos de redundância podem ser implementados. A redundância nos sensores pode reduzir efetivamente o impacto de erros aleatórios no MEMS INS, melhorando assim o desempenho.Incorporando Fontes de Informação Externas: Usando filtragem de Kalman para navegação integrada para suprimir o acúmulo de erros MEMS INS.Este artigo apresentará ainda o quarto método, que é a forma de navegação integrada mais prática e amplamente pesquisada – o sistema de navegação integrado GNSS/MEMS INS.Razões para usar GNSS para auxiliar MEMS INSMEMS INS é um tipo de sistema de cálculo morto que mede o estado relativo do momento de amostragem anterior ao atual. Ele não depende de sinais acústicos, ópticos ou elétricos para medição, o que o torna altamente resistente a interferências externas e enganos. Sua autonomia e confiabilidade fazem dele um sistema de navegação central para diversos porta-aviões, como aeronaves, navios e veículos. A Fig.1 lista o desempenho do INS de diferentes graus.Fig.1 O desempenho do INS de diferentes graus.MEMS INS oferece uma alta taxa de atualização e pode gerar informações de estado abrangentes, incluindo posição, velocidade, atitude, velocidade angular e aceleração, com alta precisão de navegação de curto prazo. No entanto, o MEMS INS requer fontes de informação adicionais para inicializar a posição, velocidade e atitude, e o seu puro erro de navegação inercial acumula-se ao longo do tempo, particularmente em INS de nível tático e comercial.A combinação GNSS/MEMS INS pode realizar as vantagens complementares de ambos os sistemas: GNSS fornece precisão estável a longo prazo e pode oferecer valores iniciais de posição e velocidade, corrigindo os erros acumulados no MEMS INS através de filtragem. Enquanto isso, o MEMS INS pode aumentar a taxa de atualização da saída de navegação GNSS, enriquecer os tipos de saída de informações de estado e auxiliar na detecção e eliminação de falhas de observação GNSS.Modelo Básico de Navegação Integrada GNSS/MEMS INSO modelo básico de integração GNSS/MEMS INS reflete a relação funcional entre as informações observadas dos sensores (IMU e receptores) e os parâmetros de navegação da transportadora (posição, velocidade e atitude), bem como os tipos e modelos aleatórios de erros de medição dos sensores . Os parâmetros de navegação do transportador devem ser descritos em um sistema de coordenadas de referência específico.Fig.2 Modelo Básico de Navegação Integrada Gnssmems InsOs problemas de navegação normalmente envolvem dois ou mais sistemas de coordenadas: os sensores inerciais medem o movimento do transportador em relação ao espaço inercial, enquanto os parâmetros de navegação do transportador (posição e velocidade) são geralmente descritos num sistema de coordenadas fixo na Terra para uma compreensão intuitiva. Os sistemas de coordenadas comumente usados na navegação integrada GNSS/INS incluem o sistema de coordenadas inerciais centrado na Terra, o sistema de coordenadas fixas na Terra centrado na Terra, o sistema de coordenadas geográficas locais e o sistema de coordenadas corporais.Atualmente, os algoritmos para integração GNSS/MEMS INS na navegação absoluta amadureceram e muitos produtos de alto desempenho surgiram no mercado. Por exemplo, os três modelos MEMS INS recém-lançados pela Micro-Magic Inc, mostrados na imagem abaixo, são adequados para aplicações em drones, gravadores de voo, veículos inteligentes não tripulados, posicionamento e orientação de leitos de estradas, detecção de canais, veículos de superfície não tripulados e subaquáticos. veículos.Fig.3 Os três INS GNSS/MEMS recém-lançados pela Micro-Magic IncI3500Sistema de navegação inercial Mems Gyro I3500 de 3 eixos de alta precisão I3700Módulo de rastreador gps agrícola de alta precisão, sistema de navegação inercial de consumo, algoritmo mtk rtk gnss rtk, antena rtk 

Pontos-chaveProduto: Sistema de Navegação Inercial (INS) e Sistema de Posicionamento Global (GPS)Principais recursos:Componentes: o INS utiliza acelerômetros e giroscópios; O GPS depende de sinais de satélite.Função: INS proporciona navegação autônoma sem sinais externos; O GPS oferece geolocalização precisa com cobertura global.Aplicações: INS é ideal para uso subaquático, subterrâneo e espacial; O GPS é usado em navegação pessoal, militar e rastreamento.Integração: A combinação de INS e GPS aumenta a precisão e a confiabilidade em ambientes complexos.Conclusão: A escolha entre INS e GPS depende de necessidades específicas, com muitas aplicações beneficiando da sua integração para soluções de navegação ideais.Para veículos complexos, como aviões, veículos autônomos, navios, espaçonaves, submarinos e UAVs, é essencial ter um sistema preciso para manter e controlar o movimento perfeito. Dois dos sistemas de navegação mais proeminentes em uso atualmente são o Sistema de Navegação Inercial (INS) e o Sistema de Posicionamento Global (GPS). Ambos têm vantagens e aplicações exclusivas, mas a escolha do melhor sistema para suas necessidades depende de vários fatores. Este artigo explorará as diferenças, os pontos fortes e os casos de uso ideais de cada sistema para ajudá-lo a tomar uma decisão informada.Noções básicas sobre INS e GPSSistema de navegação inercial (INS):O localizador norte MEMS pode fornecer informações de direção ao corpo em movimento de maneira totalmente autônoma, trabalhando sem depender de satélites, não sendo afetado pelo clima e não exigindo operações complexas. Ele não apenas fornece a interface de saída de dados para o computador, mas também fornece uma boa interface homem-máquina.O localizador MEMS North é composto principalmente pelo módulo de medição inercial (IMU) e pela parte da linha, e o diagrama de blocos de hardware é mostrado na Figura 1. A unidade de medição inercial (IMU) é composta por giroscópio e mecanismo rotativo. A parte do circuito é composta principalmente por quatro placas de circuito, incluindo: placa de potência, placa de controle, placa amplificadora de potência e placa de base. A Tabela 1 mostra os componentes do sistema de busca ao norte.Sistema de Posicionamento Global (GPS):O Sistema de Posicionamento Global é um sistema de navegação baseado em satélite que fornece geolocalização e informações de tempo para um receptor GPS em qualquer lugar na Terra ou próximo a ela, onde haja uma linha de visão desobstruída para quatro ou mais satélites GPS. O GPS é altamente preciso e fornece informações de posicionamento contínuas, tornando-o ideal para uma ampla gama de aplicações, desde navegação pessoal até operações militares. No entanto, os sinais GPS podem ser obstruídos por edifícios, árvores ou condições atmosféricas, levando a possíveis imprecisões.A tecnologia GPS é usada principalmente para dados de localização, mapeamento, rastreamento de objetos em movimento, navegação e estimativas e medições de tempo. No entanto, esta informação depende de ligações por satélite e, se o dispositivo GPS não conseguir ligar-se a pelo menos quatro satélites, os dados fornecidos serão insuficientes para a plena funcionalidade operacional. Pontos fortes e fracosPontos fortes do INS:Independência: Não depende de sinais externos, o que o torna útil em ambientes sem GPS.Resposta Instantânea: Fornece atualizações imediatas sobre posição e velocidade.Robustez: Menos suscetível a interferências ou interferências de sinal.Fraquezas do INS:Deriva: Erros acumulados podem levar a imprecisões ao longo do tempo.Complexidade: Geralmente mais complexos e caros que os sistemas GPS.Fig.2 Prós e contras de Ins e GnssPontos fortes do GPS:Precisão: Fornece informações de localização precisas, geralmente a poucos metros.Cobertura: Cobertura global com atualizações contínuas.Facilidade de uso: Amplamente disponível e relativamente barato.Pontos fortes do GPS:Dependência de Sinal: Requer uma linha de visão clara para os satélites, que podem estar obstruídos.Vulnerabilidade: Suscetível a interferências, falsificações e interferências.Combinando INS e GPSEm muitas aplicações, o INS e o GPS são usados juntos para aproveitar seus pontos fortes complementares. Ao integrar os dados do GPS com o INS, o sistema pode corrigir o desvio do INS e fornecer uma navegação mais confiável e precisa. Esta combinação é particularmente valiosa na aviação, onde a navegação contínua e precisa é crítica, e em veículos autónomos, onde o posicionamento robusto e preciso é essencial para uma operação segura.Com o rápido desenvolvimento de sistemas microeletromecânicos (MEMS), foram desenvolvidos sistemas de navegação integrados auxiliados por GPS menores e mais portáteis, como os três modelos da Micro-Magic Inc com diferentes níveis de precisão. Entre eles, o sistema de levantamento e nível tático I6600 de altíssima precisão está equipado com um poderoso IMU, capaz de gerar informações de posição, velocidade e atitude altamente precisas.ConclusãoA escolha entre INS e GPS depende de suas necessidades específicas e do ambiente em que você operará. Se você necessita de um sistema que seja independente de sinais externos e que possa funcionar em ambientes desafiadores, o INS pode ser a melhor escolha. No entanto, se você precisar de informações de posicionamento contínuas e altamente precisas com cobertura global, o GPS é provavelmente a melhor opção. Para muitas aplicações, a combinação de ambos os sistemas pode fornecer a solução ideal, garantindo confiabilidade e precisão na navegação.Ao compreender os pontos fortes e as limitações de cada sistema, você poderá tomar uma decisão informada e selecionar o sistema de navegação que melhor atenda às suas necessidades. I6700Sistema de navegação inercial auxiliado por MEMS GNSS  

Pontos-chaveProduto: I3500 MEMS INS Auxiliado por GNSSPrincipais recursos:Componentes: MEMS IMU econômico, módulo de posicionamento por satélite com antena dupla, magnetômetros e barômetro.Função: Fornece dados de navegação de alta precisão, mantendo o desempenho durante interrupções do GNSS.Aplicações: Adequado para drones, navegação autônoma, levantamento topográfico e análise de movimento.Navegação Inercial: Combina medições inerciais para cálculo de posição, velocidade e atitude.Conclusão: O I3500 exemplifica a integração de MEMS INS e GNSS, melhorando a confiabilidade e a precisão da navegação em vários setores. A navegação integrada MINS/GNSS refere-se à fusão de informações do MINS (MEMS INS) e do GNSS (Global Navigation Satellite System). Esta integração combina os pontos fortes de ambos os sistemas para se complementarem e alcançarem resultados precisos de PVA (Posição, Velocidade, Atitude).Classificação de Sistemas de Navegação Inercial MEMSApós mais de 30 anos de desenvolvimento, a tecnologia inercial MEMS avançou rapidamente e teve ampla aplicação. Vários dispositivos inerciais MEMS práticos e MEMS INS surgiram, sendo amplamente utilizados em áreas como as indústrias aeroespacial, marítima e automotiva. Giroscópios MEMS de nível tático (com estabilidade de polarização de 0,1°/h a 10°/h, 1σ) e acelerômetros MEMS de alta precisão (com estabilidade de polarização de 10⁻⁵g a 10⁻⁶g, 1σ) marcaram a entrada do tático- classificar o MEMS INS no estágio de aplicação do modelo.Geralmente, os sistemas inerciais MEMS podem ser classificados em três níveis: Conjunto de Sensores Inerciais (ISA), Unidade de Medição Inercial (IMU) e Sistema de Navegação Inercial (INS), conforme ilustrado na Figura 1.Fig.1 Três níveis de Mems Ins (2)MEMS ISA: Composto apenas por três giroscópios MEMS e três acelerômetros MEMS, não possui a capacidade de operar de forma independente.MEMS IMU: Baseia-se no MEMS ISA adicionando conversores A/D, chips de processamento matemático e programas específicos, permitindo coletar e processar informações inerciais de forma independente.MEMS INS: expande ainda mais o MEMS IMU incorporando transformação de coordenadas, processos de filtragem e módulos auxiliares, que normalmente incluem magnetômetros e placas receptoras GNSS. Sensores auxiliares como magnetômetros são particularmente significativos para auxiliar no alinhamento do MEMS INS e melhorar o desempenho.Os três modelos MEMS INS (Micro-Magic Inc-Mechanical System Inertial Navigation System) recentemente lançados pela Ericco, mostrados na imagem abaixo, são adequados para aplicações em drones, gravadores de voo, veículos não tripulados inteligentes, posicionamento e orientação de leitos de estradas, detecção de canais, veículos de superfície não tripulados e veículos subaquáticos.Fig.2 Os três modelos Mems Ins recém-lançados por EriccoComo funciona o MEMS INS auxiliado por GNSSO GNSS fornece aos usuários informações de posição e tempo absolutas de alta precisão e para qualquer clima, enquanto os sistemas de navegação inercial (INS) oferecem alta resolução de curto prazo e forte autonomia. Suas características complementares melhoram o desempenho geral: o INS pode aproveitar sua alta precisão de curto prazo para fornecer ao GNSS informações de navegação mais contínuas e completas, enquanto o GNSS pode ajudar a estimar parâmetros de erro do INS, como polarização, obtendo assim observações mais precisas e reduzindo o desvio do INS.Fig.3 Três níveis de Mems InsEspecificamente, o GNSS usa sinais de satélites em órbita para calcular posição, tempo e velocidade. Contanto que a antena tenha uma conexão de linha de visão com pelo menos quatro satélites, a navegação GNSS alcança excelente precisão. Quando a visibilidade do satélite é obstruída por obstáculos como árvores ou edifícios, a navegação torna-se pouco fiável ou impossível.O INS calcula mudanças de posição relativa ao longo do tempo usando informações de taxa angular e aceleração da unidade de medição inercial (IMU). A IMU é composta por seis sensores complementares dispostos em três eixos ortogonais. Cada eixo possui um acelerômetro e um giroscópio. Os acelerômetros medem a aceleração linear, enquanto os giroscópios medem a taxa de rotação. Com estes sensores, a IMU pode medir com precisão o seu movimento relativo no espaço 3D.O INS usa essas medidas para calcular a posição e a velocidade. Outra vantagem das medições IMU é que elas fornecem soluções angulares em torno dos três eixos. O INS converte essas soluções angulares em atitudes locais (rolamento, inclinação e guinada), fornecendo esses dados juntamente com a posição e a velocidade.Fig.4 O Sistema de Coordenadas Corporais da Unidade de Medição InercialReal-Time Kinematic (RTK) é um algoritmo de posicionamento GNSS maduro e de alta precisão, capaz de atingir precisão de nível centimétrico em ambientes abertos. No entanto, em ambientes urbanos complexos, obstruções e interferências de sinal reduzem a taxa de fixação de ambiguidade, levando à diminuição da capacidade de posicionamento. Portanto, pesquisar sistemas de posicionamento integrados GNSS RTK e INS é crucial para áreas como navegação autônoma, levantamento e mapeamento e análise de movimento.O I3500 recém-lançado pela Micro-Magic Inc é um MEMS INS auxiliado por GNSS de baixo custo com um MEMS IMU altamente confiável e um módulo de satélite direcional e posicionamento de banda completa de sistema completo com antena dupla. Também integra magnetômetros e um barômetro, que podem calcular o tamanho do ângulo de atitude e ajudar o drone a navegar até a altitude desejada.ConclusãoA integração dos Sistemas de Navegação Inercial MEMS (INS) com a tecnologia GNSS aumenta significativamente a precisão da navegação, combinando seus pontos fortes. MEMS INS, com seu rápido avanço, é agora amplamente utilizado nas indústrias aeroespacial, marítima e automotiva. O GNSS fornece posicionamento preciso, enquanto o MEMS INS garante navegação contínua, mesmo durante interrupções do GNSS.O I3500 da Micro-Magic Inc exemplifica essa integração, oferecendo dados de navegação de alta precisão, ideais para navegação autônoma, levantamento topográfico e análise de movimento.Em resumo, a integração GNSS e MEMS INS revoluciona a navegação, melhorando a precisão, a confiabilidade e a versatilidade em diversas aplicações. I3500Sistema de navegação inercial Mems Gyro I3500 de 3 eixos de alta precisão