Was ist Sensorfusion?

Sensor-Fusion ist ein Begriff der sich sich immer mehr durchsetzt in so gut wie jedem Sektor, in dem Trägheitsnavigationstechnologie zum Einsatz kommt. In diesem Blog, werden wir was es damit auf sich hat und wie es zur Verbesserung der Qualität von Navigations- und Lokalisierungsdaten beiträgt. Was also ist Sensorfusion?

Sensor-Fusion: eine Definition

Bei der Sensorfusion werden Daten von zwei verschiedenen Sensoren, die dasselbe Ereignis beschreiben, zu einem einzigen Datensatz kombiniert.

In den meisten Online-Diskussionen bezieht sich der Begriff speziell auf die Hinzufügung neuer Sensoren zu einem bestehenden System - z. B. die Hinzufügung eines LiDAR zu einem INS. Es sollte jedoch bedacht werden, dass selbst ein einfaches INS immer noch Daten von zwei Sensoren zusammenführt. Es kombiniert die Daten der im INS eingebauten GNSS-Empfänger mit den Daten der Trägheitsmesseinheit (IMU) um eine einzige Ausgabe zu erzeugen.

Aus diesem Grund wird in der Literatur über Trägheitsnavigation oft von einer "Positionsschätzung" gesprochen, wenn es um die Positionsdaten geht, die das INS erzeugt hat. Technisch gesehen kann nie garantiert werden, dass die Daten zu 100 % genau sind - es handelt sich um eine Schätzung, die auf verschiedenen Faktoren beruht. In Wirklichkeit sind die Daten jedoch unglaublich genau - vor allem, wenn Sie mit einem OxTS GNSS/INS arbeiten, das das Ergebnis von mehr als 25 Jahren Erfahrung in der Zusammenführung von GNSS- und IMU-Daten für eine Vielzahl von Anwendungen ist.

Was ist der Vorteil der Sensorfusion?

Die Sensorfusion hat zwei wesentliche Vorteile. Der erste besteht darin, dass die endgültige Datenausgabe zuverlässiger wird. Jeder Sensortyp hat unterschiedliche Leistungsmerkmale und Schwachstellen. Durch die Kombination von Daten von mehr als einem Sensor können Sie sich darauf verlassen, dass die endgültige Ausgabe häufiger genau ist.

Nehmen wir ein normales INS. Die IMU im Inneren ist anfällig für Positionsdrift im Laufe der Zeit, das ist bei jeder IMU so. Aber GNSS ist nicht anfällig für Drift. Wenn Sie also die beiden Datenpunkte zusammenführen, können Sie GNSS-Positionsaktualisierungen verwenden, um die IMU-Drift zu kompensieren und Ihre endgültigen Daten zuverlässiger zu machen.

Die Beziehung funktioniert auch in umgekehrter Richtung. GNSS driftet zwar nicht so wie eine IMU, aber wenn Ihr INS das Satellitensignal verliert - wenn es z. B. durch einen Tunnel oder unter Bäumen hindurchgeht -, dann werden die Standortdaten, die Sie von ihm erhalten, sehr unzuverlässig. Die IMU hingegen ist von all dem nicht betroffen. Wenn also das GNSS-Signal abfällt, helfen die Daten der IMU, das fehlende Signal zu kompensieren, und die Datenausgabe wird zuverlässiger.

Der zweite Vorteil der Sensorfusion besteht darin, dass sie die Vielseitigkeit einer Lokalisierungslösung erhöht. Heutzutage arbeiten Ingenieure daran, alle Arten von Sensordaten zu fusionieren, um Lokalisierungslösungen zu schaffen, die in einer Vielzahl von Umgebungen zuverlässige Daten liefern. Sensoren wie LiDAR, kamerabasierte Odometrie und Raddrehzahlsensoren werden von verschiedenen Personen eingesetzt, um Navigationsprobleme zu lösen.

Daher können Lokalisierungslösungen, die Sensordaten zusammenführen, in einer größeren Vielfalt von Umgebungen funktionieren. Wenn Sie eine Lösung für Ihr Unternehmen entwickeln, eröffnet Ihnen diese Vielseitigkeit neue potenzielle Märkte. Wenn Sie eine Lösung für den Einsatz im Feld entwickeln, gibt Ihnen die zusätzliche Vielseitigkeit die Möglichkeit, an mehr Orten zu arbeiten.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Sie mit einer Lokalisierungslösung, die mehr als einen Sensor umfasst, ein robusteres und zuverlässigeres Produkt erhalten, das mit oder ohne GNSS betrieben werden kann.