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Cabeçalho GNSS + IMU Fusão de sensores em ambiente desafiador
GNSS Título + IMU Fusão de sensores em ambiente desafiador
Projeto do cliente: medir rumos precisos e robustos
Um rumo preciso é necessário em diversas aplicações, desde levantamentos batimétricos marítimos, controladores de voo de drones, etc. Hoje falaremos sobre um cliente específico que precisa de uma leitura de rumo precisa para orientação visual de máquinas pesadas e aquisição de dados em ambientes extremamente desafiadores.
Nosso cliente usa essas máquinas pesadas em grandes altitudes, cercadas por terrenos alpinos e florestas, e às vezes as opera em atitudes extremas.
As pessoas geralmente conhecem a tecnologia GPS, pois ela é encontrada em muitos dispositivos do dia a dia.
Se você está lendo este texto agora, provavelmente conhece a tecnologia RTK GNSS, capaz de fornecer precisão em nível centimétrico.
Há outra aplicação interessante, não muito popular, mas realmente impressionante: o uso da tecnologia GNSS RTK com antenas duplas para obter uma direção extremamente precisa, sem necessidade de calibração e até mesmo sem correções. Com duas antenas e céu limpo, você pode obter facilmente uma precisão de direção inferior a 0.01 grau.
Sensores de direção: prós e contras
Ok, espere, antes de falar sobre o rumo de última geração baseado em GNSS, vamos revisar os *principais sensores de rumo para ver seus pontos fortes e fracos.
- Magnetômetro. Pode ser o sensor de direção mais popular. Funciona como uma bússola tradicional.
Pro Com Baixo custo, baixo consumo de energia Sensível a interferências, requer calibração frequente Fornece título absoluto Baixa precisão - IMU (sem magnetômetro). Sensor popular, disponível em todos os smartphone.
Pro Com Leituras precisas de curto prazo Fornece título relativo Rápido e de alta precisão em curto prazo Deriva ao longo do tempo - Curso sobre o solo. Não é um sensor em si, mas pode ser usado como tal. Ele diferencia a posição GNSS para estimar a direção do movimento do veículo (não a direção real).
Pro Com Fornece título absoluto Calcula apenas a direção do movimento e não funciona se o veículo estiver parado ou em baixa velocidade Todos os sensores GNSS fornecem esta medição Lento e sensível a sinais GNSS ruins - Bússola GNSS. Pode ser o sensor de direção mais popular. Funciona como uma bússola tradicional.
Pro Com Alta precisão, sem desvio Lento e sensível a sinais GNSS ruins Fornece título absoluto Mais volumoso
- Magnetômetro. Pode ser o sensor de direção mais popular. Funciona como uma bússola tradicional.
*Nós pulamos propositalmente o FOG (Giroscópio de Fibra Óptica), RLD (Giroscópio de Laser em Anel), Odometria Visual e outros sensores de direção sofisticados e caros
Qual sensor de direção devemos usar?
A tabela acima mostra que todos os sensores têm algumas vantagens, mas nenhum é perfeito. Em condições muito específicas, usar um único sensor pode ser suficiente.
Na imagem abaixo, você pode ver um exemplo: o veículo está se movendo para frente, com uma visão desobstruída do céu, nessas condições, tanto o curso sobre o solo quanto os sensores da bússola GNSS correspondem quase perfeitamente:
mas condições reais muitas vezes não são tão perfeitas, preparamos alguns exemplos para mostrar comportamentos típicos.
1 exemplo: com a máquina indo para trás, você pode ver como o rumo do veículo permanece muito estável, mas o curso sobre o solo muda 180 graus, pois o receptor GNSS assume que o veículo só vai para frente.
2 exemplo: Perda de correções RTK/recepção ruim do sinal GNSS devido a atitudes extremas/operação próxima à floresta/operação em vales profundos. Nesse caso, os sinais não são confiáveis, apresentam comportamento ruidoso e uma clara incompatibilidade entre os sensores.
Uma solução robusta é claramente o único caminho a seguir. Seria ótimo se você pudesse aproveitar o melhor de cada sensor e combiná-los.
Para melhorar as medições acima, precisamos de um pouco de matemática mágica na mistura de todos os sensores dentro simpleRTK2B SBC (bússola GNSS, IMU, magnetômetro) combinado com conhecimento sobre sinalizadores de status do sensor, isso é chamado de: fusão de sensores.
Resultados: sinal confiável e cliente feliz!
No gráfico interativo abaixo, você pode ver os sensores originais e o sinal de fusão do sensor virtual, calculados em tempo real.
Este sinal é imune a interferências de sinais GNSS, é rápido e robusto.
Configuração de hardware
Neste caso a configuração é extremamente simples, 1x simpleRTK2B SBC com dois ZED-F9P e 2x Budget Survey Antena GNSS multibanda. Você pode encontrar mais informações sobre esses produtos abaixo.
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RTK2B Boards
simpleRTK2B SBC – Development Kit
De 899,00€ Este produto possui múltiplas variantes. As opções podem ser escolhidas na página do produto -
