Fahrerloser Rennwagen
Fahrerloser Rennwagen
AMZ wählte das leichte und kleine Ellipse-N INS für die Bewegungs- und Ausrüstungssynchronisation sowie die Analyse der Fahrzeugdynamik.
"Wir brauchten ein robustes High-End-Inertial-Navigationssystem, das die Aufgabe der Sensorfusion, zum Beispiel mit einem LiDAR, erleichtert." | Miguel de la Iglesia Valls, Teammitglied
IMU und GPS, Kernbestandteile des fahrerlosen Autos
Zum ersten Mal führte die Formula Student Germany eine fahrerlose Kategorie ein, in der die Rennwagen so angepasst werden mussten, dass sie ohne menschliches Zutun fahren konnten.
AMZ beschloss, die Herausforderung anzunehmen, und bereitete "flüela", ihr seit 2015 im Wettbewerb eingesetztes Auto, für den fahrerlosen Betrieb vor. Für das AMZ-Team sind bei der Entwicklung eines fahrerlosen Fahrzeugs die IMU und das GPS ein zentraler Bestandteil des Sensorensystems.
Ellipse-Ndas INS/GNSS, das von AMZ Racing verwendet wird
Das leichte und kleine SBG Ellipse-N ist nach Ansicht des AMZ-Teams das genaueste seiner Kategorie und das am einfachsten zu bedienende Gerät. Das Team war auch von der Qualität der ausgegebenen Positionsdaten überrascht. Das Ellipse-N fusioniert Trägheitsdaten und Positionsinformationen für eine kontinuierliche Flugbahn, selbst im Falle eines GNSS-Ausfalls.
Einsatz unter sehr schwierigen Bedingungen
Nach Angaben des AMZ-Teams war es eine harte Testsaison mit sehr heißen Tagen, extremen Regentagen, vielen Vibrationen, Ein- und Ausbau, Einstecken und Ausstecken. Der Sensor ist nie ausgefallen. Jeder SBG-Trägheitssensor ist in Bezug auf Dynamik und Temperatur (-40° bis 80°C) kalibriert, um ein konstantes Verhalten unter allen Bedingungen zu gewährleisten.
AMZ Racing Erfolg
Das Team hat es geschafft:
- Erster auf dem Skidpad (Fähigkeit, sich so schnell wie möglich in einem stabilen Zustand zu drehen)
- Erster im Trackdrive (Rennen auf einer unbekannten, mit Hütchen markierten Strecke),
- Sekunde in der Beschleunigung (misst die Fähigkeit des Fahrzeugs, schnell zu beschleunigen).
Die Gesamtveranstaltung umfasst statische Disziplinen, in denen das Team ebenfalls gute Ergebnisse erzielte: den ersten Platz in der technischen Planung und den Kosten, den zweiten in der autonomen Planung und den dritten in der Präsentation des Geschäftsplans.
Ellipse-Ndie robuste Miniatur INS/GNSS
Das SBG Ellipse-N bietet eine 0,1° rollen und nicken, 0,5° GPS-basierte richtung und eine metergenaue GNSS-Position (in diesem Fall GPS + GLONASS-Konstellationen).
"Wir waren erstaunt über die Qualität der Gyroskope. Niemand in unserem Team oder an unserer Universität konnte glauben, dass die Drift so gering war", so De la Iglesia Valls. Das AMZ-Team war auch über die Qualität der ausgegebenen Positionsdaten erstaunt.
Ellipse -N integriert einen GNSS-Empfänger und fusioniert Trägheitsdaten und Positionsinformationen in Echtzeit für eine kontinuierliche Flugbahn, selbst im Falle eines GNSS-Ausfalls.
Zusätzliche Algorithmen wurden auch für Landanwendungen entwickelt, um die Leistung und Robustheit des Trägheitssensors noch weiter zu verbessern. Robustheit gehört zu den Dingen, die man erst dann bemerkt, wenn sie nicht vorhanden ist.
Nach Angaben des AMZ-Teams war es eine harte Testsaison mit sehr heißen Tagen, extremen Regentagen, vielen Vibrationen, Anbringen, Abnehmen, Einstecken, Abnehmen. Der Sensor ist nie ausgefallen.
Diese Zuverlässigkeit ist auch auf die umfangreiche Werkskalibrierung zurückzuführen. Jeder SBG-Trägheitssensor wird in Bezug auf Dynamik und Temperatur kalibriert; die Ellipse-N Gyroskope, Beschleunigungs- und Magnetometer werden von -40° bis 80°C korrigiert und kalibriert, um ein konstantes Verhalten unter allen Bedingungen zu gewährleisten.
Ellipse-N
Ellipse-N ist ein kompaktes und hochleistungsfähiges RTK-Inertial-Navigationssystem (INS) mit einem integrierten Dualband-, Quad-Konstellations-GNSS-Empfänger. Es bietet rollen, nicken, richtung, und Heave, sowie eine zentimetrische GNSS-Position.
Ellipse -N Sensor ist am besten für dynamische Umgebungen und raue GNSS-Bedingungen geeignet, kann aber auch in weniger dynamischen Anwendungen mit einem magnetischen richtung arbeiten.
Fordern Sie ein Angebot an für Ellipse-N
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Was ist der Unterschied zwischen AHRS und INS?
Der Hauptunterschied zwischen einem lage und richtung Referenzsystem (AHRS) und einem Trägheitsnavigationssystem (INS) liegt in ihrer Funktionalität und dem Umfang der von ihnen gelieferten Daten.
AHRS liefert Orientierungsinformationen, insbesondere die lage (nicken, rollen) und richtung (Gieren) eines Fahrzeugs oder Geräts. Zur Berechnung und Stabilisierung der Ausrichtung wird in der Regel eine Kombination von Sensoren verwendet, darunter Gyroskope, Beschleunigungsmesser und Magnetometer. Die AHRS gibt die Winkelposition in drei Achsen aus (nicken, rollen und Gieren) und ermöglicht es einem System, seine Orientierung im Raum zu verstehen. Es wird häufig in der Luftfahrt, in UAVs, in der Robotik und in Schiffssystemen eingesetzt, um genaue lage und richtung Daten zu liefern, die für die Fahrzeugsteuerung und -stabilisierung entscheidend sind.
Eine INS liefert nicht nur Orientierungsdaten (wie eine AHRS), sondern verfolgt auch die Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung eines Fahrzeugs über die Zeit. Es verwendet Trägheitssensoren, um die Bewegung im 3D-Raum abzuschätzen, ohne auf externe Referenzen wie GNSS angewiesen zu sein. Es kombiniert die Sensoren von AHRS (Gyroskope, Beschleunigungsmesser), kann aber auch fortschrittlichere Algorithmen für die Positions- und Geschwindigkeitsverfolgung enthalten, die oft mit externen Daten wie GNSS integriert werden, um die Genauigkeit zu erhöhen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass AHRS sich auf die Orientierung konzentriert (lage und richtung), während INS eine ganze Reihe von Navigationsdaten liefert, einschließlich Position, Geschwindigkeit und Orientierung.
Was ist der Unterschied zwischen IMU und INS?
Der Unterschied zwischen einer Trägheitsmesseinheit (IMU) und einem Trägheitsnavigationssystem (INS) liegt in ihrer Funktionalität und Komplexität.
Eine IMU (Inertialmesseinheit) liefert Rohdaten über die lineare Beschleunigung und Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs, die von Beschleunigungsmessern und Gyroskopen gemessen werden. Sie liefert Informationen über rollen, nicken, Gieren und Bewegung, berechnet aber keine Positions- oder Navigationsdaten. Die IMU ist speziell dafür ausgelegt, wichtige Daten über Bewegung und Orientierung für die externe Verarbeitung zur Bestimmung von Position oder Geschwindigkeit zu übermitteln.
Ein INS (Trägheitsnavigationssystem) hingegen kombiniert IMU Daten mit fortschrittlichen Algorithmen, um die Position, Geschwindigkeit und Ausrichtung eines Fahrzeugs über die Zeit zu berechnen. Es beinhaltet Navigationsalgorithmen wie die Kalman-Filterung zur Sensorfusion und -integration. Ein INS liefert Echtzeit-Navigationsdaten, einschließlich Position, Geschwindigkeit und Orientierung, ohne auf externe Positionierungssysteme wie GNSS angewiesen zu sein.
Dieses Navigationssystem wird typischerweise in Anwendungen eingesetzt, die umfassende Navigationslösungen erfordern, insbesondere in Umgebungen, in denen GNSS nicht verfügbar ist, wie z. B. bei militärischen UAVs, Schiffen und U-Booten.
Was ist GNSS im Vergleich zu GPS?
GNSS steht für Global Navigation Satellite System und GPS für Global Positioning System. Diese Begriffe werden oft synonym verwendet, beziehen sich aber auf unterschiedliche Konzepte innerhalb satellitengestützter Navigationssysteme.
GNSS ist ein Sammelbegriff für alle Satellitennavigationssysteme, während GPS sich speziell auf das US-amerikanische System bezieht. Es umfasst mehrere Systeme, die eine umfassendere globale Abdeckung bieten, während GPS nur eines dieser Systeme ist.
Durch die Integration von Daten aus mehreren Systemen erhalten Sie mit GNSS eine höhere Genauigkeit und Zuverlässigkeit, während GPS allein je nach Satellitenverfügbarkeit und Umgebungsbedingungen seine Grenzen haben kann.
GNSS steht für die umfassendere Kategorie der Satellitennavigationssysteme, einschließlich GPS und anderer Systeme, während GPS ein spezielles, von den Vereinigten Staaten entwickeltes GNSS ist.
