Nawigacja inercyjna
Nawigacja inercyjna, znana również jako nawigacja bezwładnościowa (INS), polega na pomiarze przyspieszeń i prędkości kątowych, aby określić orientację i położenie obiektu. Jest stosowana w obiektach bez punktów odniesienia, takich jak statki, samoloty czy platformy stabilizujące, jak Segway HT.
Typy układów nawigacji inercyjnej
Układy nawigacji inercyjnej dzielą się na dwie główne klasy:
- Bez układów odniesienia: Historyczne rozwiązania, wymagające ręcznego wprowadzania ustawień przez operatora. Były podatne na dryf i błędy systematyczne.
- Z układami odniesienia: Nowoczesne systemy (AHRS, IMU) z wewnętrznymi źródłami sygnału odniesienia, co pozwala na kompensację dryfu i błędów.
IMU
IMU (jednostka pomiaru inercyjnego) to urządzenie wyposażone w trójosiowe żyroskopy i przyspieszeniomierze, umożliwiające dokładne śledzenie orientacji obiektu w dwóch osiach. Pomiar azymutu jest zliczeniowy, co sprawia, że system jest podatny na dryf.
AHRS
AHRS (system odniesienia orientacji i kierunku) rozszerza możliwości IMU, dodając pomiar pola magnetycznego Ziemi dzięki magnetometrom. Umożliwia to precyzyjne śledzenie orientacji obiektu we wszystkich trzech osiach, często z wykorzystaniem algorytmów takich jak filtr Kalmana.
Urządzenia stosowane w nawigacji inercyjnej
Żyroskop
Żyroskop jest czujnikiem, który dostarcza informacji o prędkości kątowej obiektu. Jego działanie opiera się na pomiarze zmian orientacji. W przeszłości żyroskopy były mechaniczne, obecnie dominują wersje elektromechaniczne, które są lżejsze i bardziej odporne na przeciążenia, ale mniej dokładne.
Przyspieszeniomierz
Przyspieszeniomierz to czujnik informujący o wypadkowej sile działającej na obiekt. Działa na zasadzie pomiaru wektora grawitacji, co czyni go użytecznym w nawigacji. Współczesne przyspieszeniomierze, podobnie jak żyroskopy, produkowane są w technologii MEMS i są wrażliwe na zmiany temperatury.
Magnetometr
Magnetometr mierzy ziemskie pole magnetyczne i jest często stosowany w jednostkach nawigacji bezwładnościowej. Zwykle wykonany jest jako układ scalony.
Podsumowanie
Nawigacja inercyjna jest istotnym narzędziem w nowoczesnych systemach nawigacyjnych, wykorzystującym różnorodne czujniki do dokładnego określenia orientacji i położenia obiektów w różnych środowiskach.
