Anhand der Messungen von drei Beschleunigungsmessern und drei Kreiseln hat die OxTS Trägheitsnavigationssystem verfolgt, wo sie sich im dreidimensionalen Raum befindet. Dies geschieht durch ein Verfahren, das dead reckoning genannt wird.
Der eigentliche Prozess der Koppelnavigation ist recht einfach zu verstehen; man nimmt Informationen aus irgendeinerQuelle (in diesem FallKreisel und Beschleunigungsmesser ) und wandelt sie in eine Bewegung um, die man zu seiner letzten bekannten Position hinzufügen kann, um zu sehen, wo man sich jetzt befindet.
Ein vereinfachtes 2D-Beispiel für Koppelnavigation wird hier gezeigt.
Sie können sehen, dass das INS zunächst stationär ist und rechtwinklig zum Bild ausgerichtet ist, wobei die x-Achse gerade nach oben zeigt. Das Bild zeigt dann drei weitere Positionen und die von den Sensoren aufgezeichneten Informationen zwischen ihnen. Natürlich würde das INS in Wirklichkeit seine Position zehn- oder hundertmal pro Sekunde aktualisieren, aber in diesem Beispiel werden die Positionsaktualisierungen zum besseren Verständnis nur dann angezeigt, wenn wichtige Änderungen stattfinden.
Zum Zeitpunkt Null ist das INS also stationär (und weiß nicht, wo es sich befindet). Es sieht dann eine Beschleunigung von 5 m/s² auf dem x-Achsen-Beschleunigungsmesser für 1 Sekunde, was ihm eine Geschwindigkeit von 5 m/s (oder 18 km/h) verleiht. Dann kommt es sofort zum vollständigen Stillstand - es erkennt eine Beschleunigung von -10 m/s² für 0,5 Sekunden. Da an den anderen Sensoren keine weiteren Messungen registriert wurden, kann der Strap-Down-Navigator leicht feststellen, dass er sich 3,75 Meter in Richtung der x-Achse bewegt hat. Auch an diesem Punkt weiß das INS nicht, wo es sich befindet, da wir ihm zunächst keine Positionsinformationen gegeben haben.
Sobald das INS bei Positions-Update 1 anhält, erkennt der Z-Achsen-Kreisel für 0,5 Sekunden einen Wert von 90 °/s; er weiß also, dass er sich gerade um 45° im Uhrzeigersinn gedreht hat. Sobald diese Bewegung abgeschlossen ist, sieht das INS wieder eine Beschleunigung auf dem Beschleunigungsmesser der x-Achse. Dieses Mal ist es 1 m/s² für 10 Sekunden, gefolgt von -5 m/s² für 2 Sekunden. Mit den gleichen Techniken wie zuvor kann das INS herausfinden, dass es sich nun 60 Meter weiter in einem 45°-Winkel von der Stelle, an der es sich beim Positions-Update 1 befand, bewegt hat. Dies war vorhin gemeint, als wir über die Tatsache sprachen, dass die Positionsaktualisierungen eines INS relativ zur letzten bekannten Position waren.
Die letzte Bewegung unterscheidet sich von früheren. Beim Positions-Update 2 können Sie sehen, dass sich der INS so gedreht hat, dass er die gleiche Ausrichtung hat wie am Anfang. Wenn er sich dann jedoch auf Position 3 zubewegt, können wir sehen, dass der INS sich jetzt in einem Winkel zu seiner Messachse (dem IMU-Rahmen) bewegt - er bewegt sich rückwärts und nach rechts mit einer Peilung von 135°.
Aufgrund dieser Bewegung wird die Beschleunigung gleichzeitig auf der x- und y-Achse registriert. Es gibt auch keine negative Beschleunigung, die das INS zum Stillstand bringt - obwohl die Messungen auf den Beschleunigungsmessern nach 1 Sekunde auf Null fallen, weiß der Navigationscomputer, dass das Gerät noch eine Geschwindigkeit hat. In diesem Fall bewegt sie sich mit 7,07 m/s (etwa 25 km/h), und das Positions-Update 3 erfolgt 1,5 Sekunden, nachdem das INS das Positions-Update 2 verlassen hat. In dieser Zeit hat das INS 7,95 Meter zurückgelegt.
Wie alle Dinge hat auch die Trägheitsnavigation ihre Stärken und Schwächen. Eine der wichtigsten, die es zu verstehen gilt, um die genauesten Positions-, Orientierungs- und Dynamikmessungen zu erhalten, ist die Drift.
Dies ist ein Artikel aus unserer Reihe "Was ist ein Trägheitsnavigationssystem?' Serie.
