L'integrazione dei sistemi globali di navigazione satellitare (GNSS) con i sistemi di navigazione inerziale (INS) è diventata un approccio standard nella tecnologia dei sistemi senza pilota. Combinando il posizionamento satellitare con le misurazioni inerziali, il GNSS/INS, noto anche come INS assistito da GNSS, offre maggiore precisione, affidabilità e continuità per i droni e altri veicoli senza pilota.
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Soluzioni all’avanguardia per la navigazione e il posizionamento destinate a sistemi senza pilota e robotici
Soluzioni di navigazione e posizionamento ad alta precisione per i veicoli autonomi e senza equipaggio
Sistemi di rilevamento inerziale di livello industriale e automobilistico per UAV, robotica e veicoli autonomi
Soluzioni di posizionamento e orientamento di precisione per applicazioni senza pilota
Soluzioni BVLOS per UAS e UAM: celle a combustibile, radar, sensori di navigazione, controllo di volo e SATCOM
Sistemi di navigazione inerziale (INS) ad alte prestazioni per sistemi senza pilota
Sensori di navigazione inerziale: MEMS IMU, accelerometri, giroscopi, AHRS, GPS-INS e generazione di nuvole di punti
Sistemi di navigazione inerziale, INS/GPS, AHRS e sensori IMU per sistemi senza pilota
Posizionamento preciso per veicoli senza pilota: ricevitori GPS e GNSS, antenne e sistemi inerziali
IMU, AHRS e sensori di movimento inerziali all’avanguardia per UAV, robotica e sistemi senza pilota
Sistemi di navigazione di precisione, sensori inerziali e sistemi di intelligenza artificiale per droni e robotica autonoma
Soluzioni di rilevamento inerziale a basso SWaP per sistemi autonomi e senza pilota
Sensori inerziali MEMS: IMU, INS assistiti da GPS, giroscopi, accelerometri, AHRS
Sistemi integrati e carichi utili per piattaforme di superficie e subacquee senza equipaggio operanti in ambienti marittimi complessi
Soluzioni resilienti di posizionamento e navigazione GNSS per UAV e robotica
Sistemi di posizionamento e navigazione GNSS, mappatura mobile UAV LiDAR e veicoli di superficie senza pilota
Soluzioni hardware per UAV: sistemi di propulsione e alimentazione, servocomandi e controllori di volo, soluzioni di imaging, lanciatori e paracadute
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I moderni veicoli senza pilota dipendono fortemente dalla precisione e dalla stabilità della navigazione. L’INS convenzionale, ancorato a sensori inerziali come accelerometri e giroscopi, calcola la posizione e la velocità integrando continuamente i dati relativi all’accelerazione e alla velocità angolare. Ciò offre eccellenti prestazioni a breve termine e indipendenza dai segnali esterni. Tuttavia, la deriva può rappresentare un problema: piccoli errori dei sensori si accumulano nel tempo, portando a imprecisioni nella posizione.
Il GNSS/INS è un approccio di fusione che combina l’INS con aggiornamenti basati sul GNSS, garantendo una crescita dell’errore coerente e limitata. Il GNSS fornisce un posizionamento assoluto periodico, correggendo la deriva e migliorando significativamente l’affidabilità operativa, fondamentale per missioni di lunga durata o ambienti in cui l’INS autonomo può soffrire di errori cumulativi.
GNSS/INS, NAUTILUS, di Honeywell Aerospace.
GNSS/INS è un metodo di navigazione ibrido che combina il posizionamento satellitare (da GPS, Galileo, GLONASS, BeiDou) con dati inerziali per produrre stime accurate e continue di posizionamento e orientamento. Gli algoritmi di fusione dei dati, che spesso utilizzano filtri Kalman o varianti estese, sintetizzano le posizioni GNSS con le misurazioni IMU per stimare lo stato del veicolo e la covarianza dell’errore.
I componenti principali di GNSS/INS sono:
Questa architettura consente la navigazione a stima, permettendo all’INS di stimare la posizione durante gli intervalli tra gli aggiornamenti GNSS. Di conseguenza, il sistema integrato è in grado di mantenere un posizionamento affidabile anche in ambienti con segnali GNSS intermittenti o ostruiti, come durante missioni prolungate con droni, nei canyon urbani o in ambienti interni.
Il cuore del GNSS/INS è la fusione dei sensori, che combina IMU e GNSS per sfruttare i loro punti di forza unici. Il filtro di Kalman stima dinamicamente la soluzione di navigazione e gli errori dei sensori, mentre tecniche come la navigazione a stima garantiscono la continuità tra le correzioni GNSS. Questa navigazione ibrida mantiene un’elevata precisione di navigazione inerziale in condizioni di volo dinamiche e blocchi GNSS di breve durata.
Rispetto a un sistema di navigazione inerziale autonomo, l’integrazione GNSS/INS offre chiari vantaggi:
Insieme, questi vantaggi consentono ai droni e ai veicoli senza pilota dotati di GNSS/INS di superare i limiti della sola navigazione a stima.
In fotogrammetria, LiDAR e mappatura ad alta risoluzione, la precisione al centimetro è fondamentale. I droni dotati di GNSS/INS forniscono una navigazione ad alta precisione, garantendo il corretto allineamento dei sensori per il georeferenziazione. L’INS tradizionale tenderebbe a deviare durante i voli di lunga durata; il GNSS/INS mantiene la precisione anche su vaste aree di rilevamento.
GNSS/INS, ANELLO GNSS INS, di ANELLO Photonics.
L’ispezione delle infrastrutture spesso richiede la vicinanza e il volo lento in prossimità delle strutture ed è soggetta all’oscuramento GNSS. Il sistema GNSS/INS consente droni di ispezione a mantenere una posizione e un orientamento accurati, anche in zone con segnale GNSS degradato, garantendo l’integrità dei dati e riducendo i tassi di riflight.
I droni che operano su campi o terreni boschivi necessitano di una navigazione affidabile per coprire rotte predefinite. Il GNSS/INS consente una precisione costante a livello RTK, supportando l’analisi automatizzata dello stato di salute delle colture e i rilevamenti forestali in più missioni di volo.
Con la maturazione dei sistemi di consegna tramite droni, diventa essenziale una navigazione accurata tra i centri di distribuzione e le zone di consegna. Il GNSS/INS mantiene la fedeltà della rotta e mitiga la deriva attraverso aree prive di GNSS, come i corridoi urbani, consentendo prestazioni ripetibili e affidabili.
Nelle zone colpite da calamità o su terreni difficili, i droni dotati di GNSS/INS droni di primo soccorso mantengono la navigazione anche in caso di interruzioni del segnale GNSS. In combinazione con altri sensori, la navigazione integrata aiuta i servizi di emergenza e il personale di ricerca e soccorso a ottenere una consapevolezza affidabile della situazione.
Il GNSS/INS non è limitato all’uso aereo, ma supporta anche veicoli terrestri senza pilota (UGV) e imbarcazioni di superficie autonomi. Queste piattaforme utilizzano il GNSS/INS per seguire il percorso, evitare gli ostacoliSfide e considerazioni
Sebbene il GNSS/INS offra potenti funzionalità, per una sua implementazione di successo è necessario prestare attenzione a: Queste considerazioni influenzano la progettazione di sistemi GNSS/INS robusti nei veicoli senza pilota. In sintesi, l’integrazione GNSS/INS rivoluziona la navigazione dei sistemi senza pilota, superando l’INS convenzionale in termini di precisione, affidabilità e autonomia. Che si tratti di mappatura di precisione, ispezione delle infrastrutture, logistica o sicurezza pubblica, il GNSS/INS consente a droni, veicoli terrestri e robot marini di operare in modo stabile anche in caso di interruzioni del GNSS. Con il progresso della fusione dei sensori e la miniaturizzazione dell’hardware, il GNSS/INS è al centro della navigazione di nuova generazione per le iniziative autonome.
Panoramica del GNSS/INS per veicoli senza pilota
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