關於 INS 您需要了解的一切

文章出處：新聞資訊責任編輯：开云体育网页登录發表時間：2024-11-12 17:44:45

對於(yu) 計劃將這些係統作為(wei) 其整體(ti) 業(ye) 務運營一部分的現代公司來說，了解構成慣性導航係統 (INS) 的組件和流程至關(guan) 重要。慣性係統的硬件、固件和實現是慣性導航領域和慣性測量單元中最重要的三個(ge) 組件。以下是現代企業(ye) 慣性係統的基礎知識：

• 硬件：您需要考慮的傳(chuan) 感器的質量、數量和成本的正確組合。

• 固件：過濾和數據混合/處理對於(yu) 準確和高性能係統至關(guan) 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、按預算發布產(chan) 品的關(guan) 鍵。

關於 INS 您需要了解的一切

慣性導航係統計算設備相對於(yu) 特定參考點或固定坐標的位置。在機器人和自動化領域，INS 係統實施管理橫滾和俯仰，並監控和維護航向、位置和速度。這需要各種組件必須協同工作才能創建自主機器人和導航係統。

為(wei) 了讓機器人係統能夠自主移動，它需要清楚地知道自己在哪裏、指向哪條路、要去哪裏，並最終知道如何到達那裏。這一切都從(cong) 硬件組件開始。

慣性導航係統的組成部分

INS 係統由三個(ge) 基本組件組成：

• 硬件

• 固件或軟件

• 執行

人們(men) 在準備決(jue) 定哪種 INS 最適合他們(men) 的產(chan) 品時應該考慮其中的每一項。

自主係統中的慣性導航硬件

用於(yu) 通過 INS 係統創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

• 加速度計用於(yu) 測量安裝它們(men) 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，加速度計對於(yu) 確定設備在不同點的位置至關(guan) 重要。

• 陀螺儀(yi) 是物理傳(chuan) 感器，可確定特定物體(ti) 或設備相對於(yu) 特定慣性參考係的角位置和運動。需要這些設備來確定設備相對於(yu) 其他參考點和慣性係的準確姿態。

• 磁力計是檢測磁場的傳(chuan) 感器。它們(men) 用於(yu) 為(wei) 設備、機器人和係統提供導航參考點。

• 連接到全球導航衛星係統（通常稱為(wei) GNSS）的 GPS 接收器向慣性係統提供有關(guan) 其位置和位置的附加信息。可以添加天線以使自治係統更容易地訪問 GNSS 網絡。

• 微處理器運行係統運行所需的固件。如果需要，內(nei) 部存儲(chu) 設備會(hui) 記錄係統在運行期間的移動、位置和活動。

外形尺寸

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

慣性測量單元 (IMU)將微機電係統、陀螺儀(yi) 、磁力計和加速計集成到一款可用於(yu) 管理機器人導航的便捷設備中。姿態和航向參考係統 (AHRS)它將 IMU 的功能與(yu) 檢測機器人係統相對於(yu) 其他固定參考點的姿態並對其采取行動的能力相結合。最後，GPS 天線提供衛星數據，為(wei) 設備提供導航功能。此外，人們(men) 可能會(hui) 選擇“雙羅盤”裝置，以在獲得航向時提供免受磁幹擾的保護。這提供了更快的“修複”，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係統 (INS)

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選擇最具成本效益的慣性測量裝置

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

• 光纖陀螺儀(yi) 減少了精確讀數所需的傳(chuan) 感器數量。然而，這些設備的單個(ge) 成本要高得多（有時高達 100 倍）。更高質量的陀螺儀(yi) 和其他硬件組件可提高精度並減少漂移。

• 加速度計、陀螺儀(yi) 、GPS 係統和磁力計的低成本組合通常可以為(wei) 在封閉環境中運行或不需要精確管理位置和導航任務的係統提供足夠的導航提示。這些傳(chuan) 感器中的每一個(ge) 數據結合在一起，有助於(yu) 糾正和抵消單個(ge) 傳(chuan) 感器的錯誤。在這種情況下，整體(ti) 大於(yu) 部分之和——這一切都歸功於(yu) 傳(chuan) 感器融合（接下來討論）。

對於(yu) 大多數公司來說，這種低成本傳(chuan) 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(jue) 方案。

慣性導航固件

慣性導航係統中使用的固件由兩(liang) 個(ge) 基本元素組成：

• 傳(chuan) 感器融合固件允許將來自所有硬件傳(chuan) 感器的數據傳(chuan) 送到處理單元。這會(hui) 將數據轉換為(wei) 設備內(nei) 部微處理器可以讀取和理解的形式。

• 卡爾曼濾波器對於(yu) 傳(chuan) 感器的數據處理精度是必需的，但在購買(mai) 傳(chuan) 感器時並不總是包含在內(nei) 。當它提供時，它作為(wei) 專(zhuan) 有程序提供，並且通常對於(yu) 硬件設置和設計它的公司來說是唯一的。卡爾曼濾波器用於(yu) 消除不相關(guan) 信息，也稱為(wei) 噪聲。通過減少噪聲並提供相關(guan) 數據，卡爾曼濾波可以更有效地利用計算資源來管理自主係統的導航活動。

成功過濾數據的一些最重要的因素包括數據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(wei) 確定可以改進的領域提供額外的幫助。用戶友好的界麵和係統的可視化速度也是決(jue) 定項目整體(ti) 成功的關(guan) 鍵因素。

INS 實施

慣性導航項目的實施過程通常需要最大程度的資源投入和成功所需的時間。此過程的一些關(guan) 鍵組成部分包括以下步驟：

INS 範圍界定階段：

• 評估 INS 市場中的可用選項

• 確定自主導航項目所需的傳(chuan) 感器類型

• 評估慣性導航公司提供您所需結果的能力

INS實施流程：

• 傳(chuan) 感器和固件文檔的質量和完整性

• 傳(chuan) 感器支持人員的知識、專(zhuan) 業(ye) 知識和可用性

• 您所需的係統與(yu) 傳(chuan) 感器提供的兼容性

• 將控製係統與(yu) 傳(chuan) 感器數據集成

在決(jue) 定與(yu) 哪家 INS 製造商簽訂合同時，應合理研究並確定上述各項。理想情況下，您會(hui) 找到一個(ge) 具有適合您公司需求的硬件、固件和實施流程的傳(chuan) 感器，所有這些都在一個(ge) 成本結構內(nei) ，使您的自主機器人係統盈利且高性能。所有這一切都是我們(men) 自己無恥的插頭的一個(ge) 偉(wei) 大的賽格威。