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Trägheitsnavigation: Drift

Industrie-Artikel 5. Oktober 2020

Wie alles hat auch die Trägheitsnavigation ihre Stärken und Schwächen. Während Trägheitsnavigationssysteme zweifellos gut in der Messung von Position, Orientierung und Dynamik sind, ist die eine Achillesferse grundlegender ununterstützter Trägheitsnavigationssysteme die Drift. Mit ununterstützt sind Systeme gemeint, die zur Berechnung ihrer Position nur Beschleunigungs- und Kreiselmessungen verwenden. Als Drift bezeichnet man die Anhäufung kleiner Fehler in den Beschleunigungsmesser- und Kreiselmessungen, die nach und nach dazu führen, dass die Positionsschätzung des INS immer ungenauer wird.

Es ist recht einfach zu verstehen, warum es zu einer Drift kommt. Stellen Sie sich vor, Sie messen eine Holzlänge mit einem einzigen 5 m langen Maßband. Wenn Sie die Teilungen auf dem Band mit einer Genauigkeit von 1 mm ablesen können, dann könnten Sie leicht erklären, dass dieses Stück Holz 4 m ± 1 mm lang ist. Wenn das einzige Bandmaß, das Sie finden können, 0,5 m lang ist und Sie es immer noch nur mit einer Genauigkeit von 1 mm ablesen können, dann können Sie, wenn Sie acht Mal gemessen und sich mit dem Bandmaß bewegt haben, nur noch sagen, dass das Holz 4 m ± 8 mm lang ist. Tatsächlich könnten Sie es vielleicht gar nicht auf 4 m bringen.

Die Drift im INS akkumuliert sich auf die gleiche Weise. Jedes Mal, wenn ein Beschleunigungsmesser oder Kreisel abgelesen wird, gibt es einen winzigen Fehler in der Ablesung. Wenn wir nur eine einzige Messung vornehmen würden, um herauszufinden, wie schnell wir beschleunigen oder drehen, wäre das kein Problem. Aber da der Navigationscomputer jede Messung addiert, um herauszufinden, wie er sich von der vorherigen Positionsschätzung entfernt hat, wächst der winzige Fehler mit der Zeit.

 

Wie sich Drift bei ununterstütztem INS akkumulieren kann

 

Drift der Trägheitsnavigation (INS)

 

 

 

Dieses Diagramm gibt einen sehr vereinfachten Überblick darüber, wie sich die Drift in einem ununterstützten Trägheitsnavigationssystem akkumulieren kann. Es wurde viel Arbeit in Systeme gesteckt, die die Anhäufung dieser Fehler minimieren, aber man kommt nicht von der Tatsache los, dass sie vorhanden sind. Das bedeutet jedoch nicht, dass das Prinzip der Trägheitsnavigationssysteme nutzlos ist - oder dass es beispielsweise dem GPS unterlegen ist. Weit davon entfernt.

Am Anfang dieser Seite sagten wir, dass die Drift die Achillesferse der ununterstützten Trägheitsnavigationssysteme sei - wie steht es also mit den unterstützten? Wenn Sie ein INS mit GPS kombinieren, um ein GPS-gestütztes INS (auch als GPS+INS geschrieben) zu erstellen, lösen Sie das Problem der Drift und lösen auch die Probleme, die das GPS betreffen. Aus diesem Grund kann OxTS den Kunden die Möglichkeit bieten, mit Zuversicht zu messen - durch die Bereitstellung einer Komplettlösung zur Messung von Position, Orientierung und Dynamik in allen Umgebungen. Wir diskutieren dies ausführlich in unserem Artikel 'Was ist GNSS?.

Dies ist einer aus einer Reihe von Artikeln in unserer 'Was ist ein Trägheitsnavigationssystem?' Reihe.

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Graham, US