Инерциальные навигационные системы (ИНС) серии ГКВ измеряют ускорения и угловую скорость, вычисляют ориентацию и навигацию. Встроенные навигационные алгоритмы позволяют использовать ГКВ в системах стабилизации и мониторинга пространственной ориентации объектов, вычислять истинный курс и координаты (при работе ГНСС-приемника), в том числе при потере спутникового сигнала.
ИНСы состоят из триады МЭМС-датчиков угловой скорости, триады МЭМС-датчиков линейного ускорения, высокопроизводительного вычислителя, магнитометра, приемника ГНСС (опционально) и барометра (опционально).
Области применения: БПЛА, геосъемка, робототехника, геофизика, беспилотный транспорт, железнодорожный транспорт, автономная карьерная техника и прочее.
Кейсы по применению ИНС
Основные функции инерциальных систем
• Угловая скорость по трем осям (°/c; рад/с)
• Ускорение по трем осям (g; м/с2)
• Магнитное поле по трем осям (в кодах АЦП)
• Магнитное поле по трем осям с применением калибровки
• Абсолютное давление (в кодах АЦП) опционально
• Углы наклона по осям X и Y (°)
• Углы ориентации: крен; тангаж; курс (°)
• Координаты: широта (°); долгота (°); высота (м)
• Линейная скорость по трем осям (м/с)
• Данные от ГНСС-приемников
Преимущества инерциальных навигационных систем ГКВ
Калибровка на поворотном столе
Уменьшает ошибку инерциальных датчиков,
продлевает выдачу данных в автономе
Основные характеристики системы ориентации
• Диапазон углов наклона по осям Х и Y: ±90°
• Ошибка (1 СКО) углов наклона: ±0,1°
• Ошибка (1 СКО) тангажа и крена с коррекцией по:
— акселерометру: 0.2°;
— ГНСС стандартной точности: 0.05°;
— ГНСС высокой точности (RTK): 0.03°.
• Диапазон по крену и курсу: ±180°
• Диапазон по тангажу: ±90°
• Ошибка (1 СКО) курса с коррекцией по:
— магнитометру: 1°;
— ГНСС стандартной точности: 0.25°;
— ГНСС высокой точности (RTK): 0.1°.
Сравнение ИНС
| Возможности | ГКВ-1 OEM | ГКВ-5/6/7 OEM | ГКВ-5 | ГКВ-6 | ГКВ-7 | ГКВ-10 | ГКВ-11 | ГКВ-12 | ||||||
| Диапазоны измерения угловой скорости, °/c | ±500 | ±900 или ±2700 | ||||||||||||
| Диапазоны измерения ускорения, g | ±10 | ±1; ±2.5; ±10; ±30 или ± 100 | ||||||||||||
| Диапазоны измерения магнитного поля, Гаусс | ±8 | ±4; ±8; ±12 или ±16 | ||||||||||||
| Диапазоны измерения абсолютного давления, гПа | 260 … 1260 | барометр отсутствует | ||||||||||||
| Масса, грамм | 4 | 35 | 55 | 60 | 65 | 160 | 170 | 180 | ||||||
| Габариты, мм | 22х22х5 | 47x40x17 | 66х42х20.5 | 73х50.5х34.5 | ||||||||||
| Герметичность | IP40 | IP00 | IP54 | IP67 | ||||||||||
| Рабочий диапазон температур, ˚С | -40 … +70 | -50 … +85 (для ГКВ-5 и ГКВ-5 ОЕМ) -40 … +85 (для ГКВ-6/7 и ГКВ-6/7 ОЕМ) |
-50 … +85 | -40 … +85 | ||||||||||
| Напряжение питания, В | 3,3 | 5 | от 9 до 36 или от 5 до 18 | |||||||||||
| Интерфейсы взаимодействия | UART; SPI; SDIO; I2C; CAN |
RS-422; RS-485 2W; UART; CAN | RS-485 4W; RS-485 2W; UART; CAN | |||||||||||
| ГНСС приемник | отсутствует | отсутствует (в ГКВ-5 и ГКВ-5 ОЕМ) 1 шт. (в ГКВ-6 и ГКВ-6 ОЕМ) 2 шт. (в ГКВ-7 и ГКВ-7 ОЕМ) |
отсутствует | 1 шт. | 2 шт. | |||||||||
| RTK режим | При подключении внешнего приемника | + (ГКВ-6/7 ОЕМ) | + | + | + | + | ||||||||
| Нахождение курса в статике | При подключении 2х внешних приемников | + (ГКВ-7 ОЕМ) | + | + | ||||||||||
Документация на продукцию
Автономная навигация
Встроенный алгоритм навигации, выдающий полные навигационные данные в реальном времени, выполнен на основе фильтра Калмана. Данные от алгоритма применимы для решения широкого круга задач: от простого измерения углов ориентации до использования в системах стабилизации и беспилотном транспорте. Алгоритм способен продолжать выдавать навигационные данные при потере сигнала ГНСС, обеспечивая автономную навигацию исследуемого объекта.
Модули серии ГКВ с ГНСС приемником могут поддерживать автономную навигацию длительностью 60 секунд после отключения коррекции от ГНСС. Чем больше без коррекции работает прибор, тем больше накапливается ошибка. На рисунке изображена работа алгоритма измерительного модуля ГКВ: график ГНСС сигнала (синий), навигационное решение ГКВ (красный) и решение по поведенческой модели автомобиля (зеленый).
Существует возможность длительного удержания автономного навигационного решения при наложении на кинематическую модель ограничений. Больше информации по автономной навигации на автомобиле при использовании ГНСС в режиме RTK: ошибки положения и углов, СКО ориентации, ошибки с коррекцией по модели автомобиля и другое, — можно увидеть в следующем документе.
Нашей командой подготовлен материал по инерциальной навигации на сайте bespilot.com по ссылке.
Настройка и подключение ИНС
Интерфейс взаимодействия с модулями ГКВ-1 OEM – UART, с модулями ГКВ-5/6/7 OEM, ГКВ-5, ГКВ-6, ГКВ-7 – четырехпроводной интерфейс RS-422, с модулями ГКВ-10, ГКВ-11 и ГКВ-12 – четырехпроводной интерфейс RS-485 (4W). Передача данных происходит по проприетарному протоколу информационного обмена, в котором каждый отдельный пакет состоит из заголовка, поля данных и поля контрольной суммы CRC-32. Протокол информационного обмена инерциальных модулей позволяет задавать выходные форматы данных, частоту выдачи данных, параметры цифровых фильтров и изменять скорость выдачи данных по цифровому интерфейсу. Встроенная диагностика инерциальной навигационной системы проходит непрерывно во время работы модуля.
Для простоты подключения к модулям серии ГКВ разработано демонстрационное ПО, предназначенное для настройки модуля и отображения измеряемых и вычисляемых данных. Также демонстрационное ПО позволяет записывать данные от модуля ГКВ в популярных форматах: бинарный, csv, mat. При необходимости в демонстрационное ПО могут быть добавлены дополнительные функции.
Лаборатория Микроприборов создала инструкцию, которая позволяет предварительно настроить инерциальную навигационную систему (ГКВ-6, ГКВ-7, ГКВ-11 и ГКВ-12) для дальнейшего анализа ваших испытаний.
Часто задаваемые вопросы
Купить инерциальную навигационную систему
Перед покупкой инерциальной навигационной системы возникает много вопросов и сомнений. Чтобы помочь вам с выбором ИНС, мы предлагаем вам взять демонстрационный образец ГКВ и провести с ним натурные испытания. Модули передаются во временное пользование бесплатно и сроком на 2 недели.