Coche de carreras sin conductor
Coche de carreras sin conductor
AMZ eligió el ligero y pequeño Ellipse-N INS para el análisis de movimiento, sincronización de equipos y dinámica de vehículos.
"Necesitábamos un Sistema de Navegación Inercial robusto y de alta gama que nos facilitara la tarea de fusión de sensores, con un LiDAR por ejemplo". | Miguel de la Iglesia Valls, miembro del equipo
IMU y el GPS, piezas clave del coche sin conductor
Por primera vez en la historia, la Formula Student Germany introdujo una categoría sin conductor, en la que los coches de carreras debían adaptarse para conducir sin intervención humana.
AMZ decidió aceptar el reto y preparó "flüela", su coche utilizado en competición desde 2015, para ser sin conductor. Para el equipo de AMZ, a la hora de diseñar un vehículo sin conductor, el IMU y el GPS son una parte fundamental del conjunto de sensores.
Ellipse-Nel INS/GNSS utilizado por AMZ Racing
Ligero y pequeño, el SBG Ellipse-N es el más preciso de su categoría y el más fácil de manejar, según el equipo de AMZ, que también quedó sorprendido por la calidad de los datos de posición de salida. El Ellipse-N fusiona datos inerciales e información de posición para obtener una trayectoria continua incluso en caso de interrupción del GNSS.
Utilizado en condiciones muy duras
Según el equipo de AMZ, fue una dura temporada de pruebas con días muy calurosos, días de lluvia extrema, muchas vibraciones, montaje, desmontaje, enchufado, desenchufado. El sensor nunca falló. Cada sensor inercial SBG está calibrado en dinámica y temperatura (de -40° a 80°C) para un comportamiento constante en todas las condiciones.
Éxito de AMZ Racing
El equipo consiguió serlo:
- primero en skidpad (capacidad para girar en estado estacionario lo más rápido posible)
- primero en trackdrive (carrera en una pista desconocida marcada con conos),
- segundo en aceleración (mide la capacidad del coche para acelerar rápido).
El certamen global incluye disciplinas estáticas en las que el equipo también obtuvo buenos resultados: primero en diseño de ingeniería y costes, segundo en diseño autónomo y tercero en presentación del plan de empresa.
Ellipse-N, la robusta miniatura INS/GNSS
El SBG Ellipse-N ofrece un balanceo y cabeceo de 0,1°, 0,5° basado en GPS cabo y una posición GNSS a nivel del metro (constelaciones GPS + GLONASS en este caso).
"Nos sorprendió la calidad de los giroscopios. Nadie en nuestro equipo ni en nuestra universidad podía creer la escasa deriva que experimentábamos" afirma el Sr. De la Iglesia Valls. El equipo del AMZ también quedó sorprendido por la calidad de los datos de posición de salida.
Ellipse -N integra un receptor GNSS y fusiona datos inerciales e información de posición en tiempo real para obtener una trayectoria continua incluso en caso de interrupción del GNSS.
También se han desarrollado algoritmos adicionales para aplicaciones terrestres con el fin de mejorar aún más el rendimiento y la robustez del sensor inercial. La robustez es una de esas cosas que sólo se notan cuando no están ahí.
Según el equipo de AMZ, fue una temporada de pruebas dura, con días muy calurosos, días extremadamente lluviosos, muchas vibraciones, montaje, desmontaje, enchufado, desenchufado. El sensor nunca falló.
Esta fiabilidad también se debe a la exhaustiva calibración de fábrica. Cada sensor inercial SBG está calibrado en dinámica y temperatura; los giroscopios, acelerómetros y magnetómetros Ellipse-N bias están corregidos y calibrados de -40° a 80°C para un comportamiento constante en todas las condiciones.
Ellipse-N
Ellipse-N es un sistema de navegación inercial RTK compacto y de alto rendimiento (INS) con un receptor GNSS integrado de doble banda y cuatro constelaciones. Proporciona balanceo, cabeceo, cabo y oscilación, así como una posición GNSS centimétrica.
Ellipse -N sensor es el más adecuado para entornos dinámicos y condiciones GNSS difíciles, pero también puede funcionar en aplicaciones menos dinámicas con un cabo magnético.
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¿Cuál es la diferencia entre AHRS y INS?
La principal diferencia entre un Sistema de Referencia de Actitud y cabo (AHRS) y un Sistema de Navegación Inercial (INS) radica en su funcionalidad y en el alcance de los datos que proporcionan.
AHRS proporciona información sobre la orientación, en concreto, la actitud (cabeceo, balanceo) y cabo (guiñada) de un vehículo o dispositivo. Suele utilizar una combinación de sensores, como giroscopios, acelerómetros y magnetómetros, para calcular y estabilizar la orientación. AHRS proporciona la posición angular en tres ejes (cabeceo, balanceo y guiñada), lo que permite a un sistema comprender su orientación en el espacio. Se utiliza a menudo en aviación, vehículos aéreos no tripulados, robótica y sistemas marinos para proporcionar datos precisos de actitud y cabo , que son fundamentales para el control y la estabilización del vehículo.
INS no sólo proporciona datos de orientación (como AHRS), sino que también rastrea la posición, velocidad y aceleración de un vehículo a lo largo del tiempo. Utiliza sensores inerciales para estimar el movimiento en el espacio tridimensional sin depender de referencias externas como el GNSS. Combina los sensores que se encuentran en AHRS (giroscopios, acelerómetros), pero también puede incluir algoritmos más avanzados para el seguimiento de la posición y la velocidad, a menudo integrándose con datos externos como GNSS para una mayor precisión.
En resumen, AHRS se centra en la orientación (actitud y cabo), mientras que INS proporciona un conjunto completo de datos de navegación, incluyendo posición, velocidad y orientación.
¿Cuál es la diferencia entre IMU y INS?
La diferencia entre una unidad de medición inercial (IMU) y un sistema de navegación inercial (INS) radica en su funcionalidad y complejidad.
Una IMU (unidad de medición inercial) proporciona datos brutos sobre la aceleración lineal y la velocidad angular del vehículo, medidas por acelerómetros y giroscopios. Proporciona información sobre balanceo, cabeceo, guiñada y movimiento, pero no calcula la posición ni los datos de navegación. IMU está diseñado específicamente para transmitir datos esenciales sobre el movimiento y la orientación para su procesamiento externo con el fin de determinar la posición o la velocidad.
Por otro lado, un INS (sistema de navegación inercial) combina datos de IMU con algoritmos avanzados para calcular la posición, velocidad y orientación de un vehículo a lo largo del tiempo. Incorpora algoritmos de navegación como el filtrado de Kalman para la fusión e integración de sensores. Un INS proporciona datos de navegación en tiempo real, incluidas la posición, la velocidad y la orientación, sin depender de sistemas de posicionamiento externos como el GNSS.
Este sistema de navegación suele utilizarse en aplicaciones que requieren soluciones de navegación completas, sobre todo en entornos sin GNSS, como vehículos aéreos no tripulados militares, buques y submarinos.
¿Qué es el GNSS frente al GPS?
GNSS son las siglas de Global Navigation Satellite System (Sistema Mundial de Navegación por Satélite) y GPS de Global Positioning System (Sistema de Posicionamiento Global). Estos términos suelen utilizarse indistintamente, pero se refieren a conceptos diferentes dentro de los sistemas de navegación por satélite.
GNSS es un término colectivo para todos los sistemas de navegación por satélite, mientras que GPS se refiere específicamente al sistema estadounidense. Incluye múltiples sistemas que proporcionan una cobertura mundial más completa, mientras que el GPS es sólo uno de ellos.
El GNSS mejora la precisión y la fiabilidad al integrar datos de varios sistemas, mientras que el GPS por sí solo puede tener limitaciones en función de la disponibilidad de los satélites y las condiciones ambientales.
GNSS representa la categoría más amplia de sistemas de navegación por satélite, incluidos el GPS y otros sistemas, mientras que el GPS es un GNSS específico desarrollado por Estados Unidos.
