Versand in 
und 
GNSS-Kurs + IMU Sensorfusion in anspruchsvoller Umgebung
GNSS Überschrift + IMU Sensorfusion in anspruchsvoller Umgebung
Kundenprojekt: Genaue und robuste Kursmessung
Eine genaue Kursangabe ist für zahlreiche Anwendungen erforderlich, beispielsweise für bathymetrische Seevermessungen oder Drohnen-Flugsteuerungen. Heute sprechen wir über einen bestimmten Kunden, der eine genaue Kursangabe für die visuelle Führung schwerer Maschinen und die Datenerfassung in äußerst anspruchsvollen Umgebungen benötigt.
Unser Kunde verwendet diese schweren Maschinen in großer Höhe, umgeben von alpinem Gelände und Wäldern, und betreibt sie manchmal in extremen Höhenlagen.
Die GPS-Technologie ist den Menschen allgemein bekannt, da sie in vielen Alltagsgeräten zu finden ist.
Wenn Sie diesen Text gerade lesen, sind Sie wahrscheinlich mit der RTK-GNSS-Technologie vertraut, die eine Genauigkeit im Zentimeterbereich bietet.
Es gibt eine weitere interessante Anwendung, die zwar nicht sehr verbreitet, aber wirklich beeindruckend ist: die Nutzung der GNSS-RTK-Technologie mit Doppelantennen, um eine extrem genaue Kursbestimmung zu erreichen, ohne dass eine Kalibrierung erforderlich ist und sogar Korrekturen nötig sind. Mit zwei Antennen und klarem Himmel lässt sich problemlos eine Kursgenauigkeit von <0.01 Grad erreichen.
Kurssensoren: Vor- und Nachteile
Ok, warten Sie, bevor wir über hochmoderne GNSS-basierte Kurssteuerungen sprechen, lassen Sie uns die *wichtigsten Kurssensoren überprüfen, um ihre Stärken und Schwächen zu sehen.
- Magnetometer. Dies ist möglicherweise der beliebteste Kurssensor. Er funktioniert wie der Kompass der alten Schule.
Pro Mit Geringe Kosten, geringer Stromverbrauch Empfindlich gegenüber Störungen, erfordert häufige Kalibrierung Bietet absolute Überschrift Geringe Genauigkeit - IMU (ohne Magnetometer). Beliebter Sensor, auf jedem smartphone.
Pro Mit Genaue Kurzzeitmesswerte Bietet relative Überschrift Schnell und mit hoher Genauigkeit in kurzer Zeit Drift im Laufe der Zeit - Kurs über Grund. Kein eigenständiger Sensor, kann aber als solcher verwendet werden. Er differenziert die GNSS-Position, um die Richtung der Fahrzeugbewegung (nicht die tatsächliche Richtung) zu schätzen.
Pro Mit Bietet absolute Überschrift Berechnet nur die Bewegungsrichtung und funktioniert nicht, wenn das Fahrzeug stillsteht oder langsam fährt Alle GNSS-Sensoren bieten diese Messung Langsam und empfindlich gegenüber schlechtem GNSS-Signal - GNSS-Kompass. Dies ist möglicherweise der beliebteste Kurssensor. Er funktioniert wie der Kompass der alten Schule.
Pro Mit Hohe Genauigkeit, kein Drift Langsam und empfindlich gegenüber schlechtem GNSS-Signal Bietet absolute Überschrift Sperriger
- Magnetometer. Dies ist möglicherweise der beliebteste Kurssensor. Er funktioniert wie der Kompass der alten Schule.
*Wir verzichten bewusst auf FOG (Fiber Optic Gyroscope), RLD (Ring Laser Gyroscope), Visual Odometry und andere aufwendige und teure Kurssensoren
Welchen Kurssensor sollen wir verwenden?
Aus der obigen Tabelle geht hervor, dass alle Sensoren einige Vorteile haben, aber keiner perfekt ist. Unter ganz bestimmten Bedingungen kann die Verwendung eines einzigen Sensors ausreichen.
Im Bild unten sehen Sie ein solches Beispiel: Das Fahrzeug bewegt sich vorwärts, mit freier Sicht auf den Himmel. Unter solchen Bedingungen stimmen sowohl der Kurs über Grund als auch die GNSS-Kompasssensoren nahezu perfekt überein:
Da die Bedingungen in der Realität jedoch oft nicht so perfekt sind, haben wir einige Beispiele vorbereitet, um typische Verhaltensweisen zu zeigen.
Beispiel 1: Wenn die Maschine rückwärts fährt, können Sie sehen, dass die Fahrtrichtung des Fahrzeugs sehr stabil bleibt, sich der Kurs über dem Boden jedoch um 180 Grad verschiebt, da der GNSS-Empfänger davon ausgeht, dass das Fahrzeug nur vorwärts fährt.
Beispiel 2: Verlust von RTK-Korrekturen/schlechter GNSS-Signalempfang aufgrund extremer Fluglage/Betrieb in Waldnähe/Betrieb in tiefen Tälern. In diesem Fall sind die Signale nicht zuverlässig, sie weisen ein verrauschtes Verhalten und eine deutliche Nichtübereinstimmung zwischen den Sensoren auf.
Eine robuste Lösung ist eindeutig der einzige Weg. Es wäre großartig, wenn man die Vorteile der einzelnen Sensoren nutzen und miteinander kombinieren könnte.
Um die obigen Messungen zu verbessern, benötigen wir ein wenig ̶m̶a̶g̶i̶c̶ Mathematik beim Mischen aller Sensoren im Inneren simpleRTK2B SBC (GNSS-Kompass, IMU, Magnetometer) kombiniert mit Know-how über Sensorstatusflags nennt man das: Sensorfusion.
Ergebnis: zuverlässiges Signal und zufriedener Kunde!
Im interaktiven Diagramm unten sehen Sie die Originalsensoren und das in Echtzeit berechnete virtuelle Sensorfusionssignal.
Dieses Signal ist immun gegen GNSS-Signalstörungen, es ist schnell und robust.
Hardware-Setup
In diesem Fall ist die Einrichtung extrem einfach, 1x simpleRTK2B SBC mit zwei ZED-F9P und 2x Budget Survey GNSS-Multiband-Antenne. Weitere Informationen zu diesen Produkten finden Sie weiter unten.
-
RTK2B Boards
simpleRTK2B SBC – Development Kit
Ab 899,00€ Dieses Produkt hat mehrere Varianten. Die Optionen können auf der Produktseite ausgewählt werden -
