Непрерывность данных от гибридной системы GPS и ИНС навигации шоу мыльных пузырей

Непрерывность данных от гибридной системы GPS и ИНС навигации шоу мыльных пузырей

Города уплотняются, радиодиапазон насыщается, дороги прокладываются друг-под-другом и количество перебоев в работе навигации на основе GPS увеличивается. Мы пользуемся тоннелями и парковками в многоэтажных домах, где навигации вообще никакой нет. И тут самое время вспомнить, как электроника ориентировалась раньше, до GPS. Инерциальная система (ИНС) — счисление пути было основным алгоритмом навигации кораблей и самолетов. Это была надежная непрерывная работа, но она требовала калибрации и периодической привязки к абсолютным координатам, от чего считать широту и долготу. Поэтому актуальность GPS и аналогов бесспорна — они предоставляют абсолютные координаты автоматически ежесекундно пока радиосигналы от них проходят хорошо.
Здесь вы сможете узнать про шоу мыльных пузырей подробнее и узнать их принцип действия.
Отсюда возникла идея гибридной установки — поправки, калибрацию и отправные точки брать с GPS, а относительные перемещения, небольшие, до 1км поездки вычислять упрощенными инерциальными методами. Упрощенными потому, что в самолетах и кораблях инерциальный блок большой и с семизначным ценником, а в гибридной установке все это в виде микросхем стоимостью до ста грин. Да, она не удержит курс в течение часов автономной работы, но для поездок с частичным выездом под открытым небом она как раз и подходит.

Принципиальное отличие от GPS в деталях. Во-первых, гибридная установка чувствует землю и если машина стоит, то координаты фиксируются, без какого либо дрейфа и сложных неоднозначных алгоритмических старт-стопных фильтров. Во-вторых, направление, если автомобиль едет прямо по улице, то его метка на экране уже никогда не «уползет» на соседнюю сторону, а если автомобиль поворачивает, то и метка повернет вовремя и на верный угол даже в полностью радионепроницаемой обстановке.

Специальный алгоритм, отработанный в фирме U-BLOX, фильтр Калмана вовремя автоматически переключает гибридную установку между режимами ИНС и GPS. Все время пока хорошо принимаются спутниковые сигналы он работает как обычный GPS, выдает координаты авто, но кроме того занимается калибрацией датчиков — одометра и гироскопа. Вычисляет сколько пульсов VSS в километре и где нули у гироскопа при текущей температуре. А если радиосигналы извне сомнительные, то алгоритм переключается на автономный режим ИНС. В результате получается надежное и совершенно непрерывное навигационное обеспечение и в большом городе, в тоннелях, горах, в лесу и под ЛЭП.

Непрерывная линия через город полный мостов и тоннелей с заездом на многоэтажную парковку.

Все картинки и треки собраны за одну поездку.

Оставить комментарий