Tr\u00e4gheitsnavigation: Koppelnavigation (dead reckoning)<\/h3>\n\n \n\n\n \n\n Was ist ein Inertialsystem? Was ist ein inertiales Navigationssystem? Wof\u00fcr steht INS?<\/h5>\n\n\n \n Anhand der Messungen von drei Beschleunigungsmessern und drei Kreiseln wird das OXTS Tr\u00e4gheitsnavigationssystem<\/a><\/strong>\u00a0merkt sich, wo es sich im dreidimensionalen Raum befindet. Dies geschieht durch einen Prozess namens\u00a0Koppelnavigation<\/strong>.<\/p>\nDer eigentliche Vorgang des \"Dead Reckoning\" ist recht einfach zu verstehen; man nimmt Informationen aus einer Quelle (Kreisel<\/strong><\/a>\u00a0und\u00a0Beschleunigungsaufnehmer<\/strong>\u00a0<\/a>in diesem Fall) und verwandeln sie in eine Bewegung, die zu Ihrer letzten bekannten Position hinzugef\u00fcgt werden kann, um zu sehen, wo Sie sich gerade befinden.<\/p>\nEin vereinfachtes 2D-Beispiel f\u00fcr eine Koppelberechnung wird hier gezeigt.<\/p>\n\n <\/div>\n\n <\/div>\n <\/div>\n \n \n <\/div>\n\n\n \n
\n \n \n \n \n\n \n\n\n \n ![\"Dead](\"https:\/\/oxts.mwb.digital\/wp-content\/uploads\/2025\/02\/Dead-reckoning-INS-600x0-c-default.webp\"\n "\\"Navigationssch\u00e4tzung")
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Zum Zeitpunkt Null ist das INS also station\u00e4r (und wei\u00df nicht, wo es sich befindet). Dann misst es 1 Sekunde lang eine Beschleunigung von 5 m\/s\u00b2 am Beschleunigungsmesser der x-Achse, was einer Geschwindigkeit von 5 m\/s (oder 18 km\/h) entspricht. Danach kommt er sofort zum Stillstand und misst 0,5 Sekunden lang eine Beschleunigung von -10 m\/s\u00b2. Da an den anderen Sensoren keine weiteren Messungen registriert wurden, kann der Gurtnavigator leicht feststellen, dass er sich 3,75 Meter in Richtung der x-Achse bewegt hat. Auch zu diesem Zeitpunkt wei\u00df das INS nicht, wo es sich befindet, da wir ihm zun\u00e4chst keine Positionsinformationen gegeben haben.<\/p>\n
Sobald das INS bei der Positionsaktualisierung 1 anh\u00e4lt, erfasst der z-Achsenkreisel f\u00fcr 0,5 Sekunden einen Wert von 90 \u00b0\/s; er wei\u00df also, dass er sich gerade um 45\u00b0 im Uhrzeigersinn gedreht hat. Sobald diese Bewegung abgeschlossen ist, stellt das INS erneut eine Beschleunigung auf dem Beschleunigungsmesser der x-Achse fest. Diesmal ist es 1 m\/s\u00b2 f\u00fcr 10 Sekunden, gefolgt von -5 m\/s\u00b2 f\u00fcr 2 Sekunden. Mit den gleichen Techniken wie zuvor kann das INS berechnen, dass es sich nun 60 Meter weiter in einem Winkel von 45\u00b0 von der Position bei Positionsaktualisierung 1 entfernt hat. Das war gemeint, als wir vorhin davon sprachen, dass sich die Positionsaktualisierungen eines INS auf die letzte bekannte Position beziehen.
\nDie letzte Bewegung unterscheidet sich von den vorherigen. Bei der Positionsaktualisierung 2 k\u00f6nnen Sie sehen, dass sich das INS gedreht hat, so dass es die gleiche Ausrichtung wie zu Beginn hat. Wenn es sich dann zur Position 3 bewegt, k\u00f6nnen wir jedoch sehen, dass sich das INS jetzt in einem Winkel zu seiner Messachse (dem IMU-Rahmen) bewegt - es bewegt sich r\u00fcckw\u00e4rts und nach rechts mit einer Ausrichtung von 135\u00b0.<\/p>\n
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 der Beschleunigungsmesser nach einer Sekunde auf Null fallen, wei\u00df der Navigationscomputer, dass das Ger\u00e4t noch eine Geschwindigkeit hat. In diesem Fall bewegt es sich mit 7,07 m\/s (etwa 25 km\/h), und die Positionsaktualisierung 3 erfolgt 1,5 Sekunden, nachdem das INS die Positionsaktualisierung 2 verlassen hat. In dieser Zeit hat das INS 7,95 Meter zur\u00fcckgelegt.<\/p>\n
Wie alle Dinge hat auch die Tr\u00e4gheitsnavigation ihre St\u00e4rken und Schw\u00e4chen. Eine der wichtigsten, die man verstehen muss, um m\u00f6glichst genaue Messungen von Position, Orientierung und Dynamik zu erhalten, ist\u00a0Drift<\/a>.<\/strong><\/p>\n
Anhand der Messungen von drei Beschleunigungsmessern und drei Kreiseln wird das OXTS Tr\u00e4gheitsnavigationssystem<\/a><\/strong>\u00a0merkt sich, wo es sich im dreidimensionalen Raum befindet. Dies geschieht durch einen Prozess namens\u00a0Koppelnavigation<\/strong>.<\/p>\n Der eigentliche Vorgang des \"Dead Reckoning\" ist recht einfach zu verstehen; man nimmt Informationen aus einer Quelle (Kreisel<\/strong><\/a>\u00a0und\u00a0Beschleunigungsaufnehmer<\/strong>\u00a0<\/a>in diesem Fall) und verwandeln sie in eine Bewegung, die zu Ihrer letzten bekannten Position hinzugef\u00fcgt werden kann, um zu sehen, wo Sie sich gerade befinden.<\/p>\n Ein vereinfachtes 2D-Beispiel f\u00fcr eine Koppelberechnung wird hier gezeigt.<\/p>\n\n <\/div>\n\n <\/div>\n <\/div>\n \n \n <\/div>\n\n\n \n Das Bild zeigt dann drei weitere Positionen und die von den Sensoren aufgezeichneten Informationen zwischen diesen Positionen. In der Realit\u00e4t w\u00fcrde das INS seine Position nat\u00fcrlich Dutzende oder Hunderte Male pro Sekunde aktualisieren, aber in diesem Beispiel werden die Positionsaktualisierungen nur angezeigt, wenn wichtige \u00c4nderungen stattfinden, um das Verst\u00e4ndnis zu erleichtern.<\/p>\n Zum Zeitpunkt Null ist das INS also station\u00e4r (und wei\u00df nicht, wo es sich befindet). Dann misst es 1 Sekunde lang eine Beschleunigung von 5 m\/s\u00b2 am Beschleunigungsmesser der x-Achse, was einer Geschwindigkeit von 5 m\/s (oder 18 km\/h) entspricht. Danach kommt er sofort zum Stillstand und misst 0,5 Sekunden lang eine Beschleunigung von -10 m\/s\u00b2. Da an den anderen Sensoren keine weiteren Messungen registriert wurden, kann der Gurtnavigator leicht feststellen, dass er sich 3,75 Meter in Richtung der x-Achse bewegt hat. Auch zu diesem Zeitpunkt wei\u00df das INS nicht, wo es sich befindet, da wir ihm zun\u00e4chst keine Positionsinformationen gegeben haben.<\/p>\n Sobald das INS bei der Positionsaktualisierung 1 anh\u00e4lt, erfasst der z-Achsenkreisel f\u00fcr 0,5 Sekunden einen Wert von 90 \u00b0\/s; er wei\u00df also, dass er sich gerade um 45\u00b0 im Uhrzeigersinn gedreht hat. Sobald diese Bewegung abgeschlossen ist, stellt das INS erneut eine Beschleunigung auf dem Beschleunigungsmesser der x-Achse fest. Diesmal ist es 1 m\/s\u00b2 f\u00fcr 10 Sekunden, gefolgt von -5 m\/s\u00b2 f\u00fcr 2 Sekunden. Mit den gleichen Techniken wie zuvor kann das INS berechnen, dass es sich nun 60 Meter weiter in einem Winkel von 45\u00b0 von der Position bei Positionsaktualisierung 1 entfernt hat. Das war gemeint, als wir vorhin davon sprachen, dass sich die Positionsaktualisierungen eines INS auf die letzte bekannte Position beziehen. 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 der Beschleunigungsmesser nach einer Sekunde auf Null fallen, wei\u00df der Navigationscomputer, dass das Ger\u00e4t noch eine Geschwindigkeit hat. In diesem Fall bewegt es sich mit 7,07 m\/s (etwa 25 km\/h), und die Positionsaktualisierung 3 erfolgt 1,5 Sekunden, nachdem das INS die Positionsaktualisierung 2 verlassen hat. In dieser Zeit hat das INS 7,95 Meter zur\u00fcckgelegt.<\/p>\n Wie alle Dinge hat auch die Tr\u00e4gheitsnavigation ihre St\u00e4rken und Schw\u00e4chen. Eine der wichtigsten, die man verstehen muss, um m\u00f6glichst genaue Messungen von Position, Orientierung und Dynamik zu erhalten, ist\u00a0Drift<\/a>.<\/strong><\/p>\n\n <\/picture>\n\n\n \n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n\n\nSie k\u00f6nnen sehen, dass das INS zun\u00e4chst station\u00e4r und rechtwinklig zum Bild ausgerichtet ist, wobei die x-Achse gerade nach oben zeigt<\/h5>\n\n\n
\nDie letzte Bewegung unterscheidet sich von den vorherigen. Bei der Positionsaktualisierung 2 k\u00f6nnen Sie sehen, dass sich das INS gedreht hat, so dass es die gleiche Ausrichtung wie zu Beginn hat. Wenn es sich dann zur Position 3 bewegt, k\u00f6nnen wir jedoch sehen, dass sich das INS jetzt in einem Winkel zu seiner Messachse (dem IMU-Rahmen) bewegt - es bewegt sich r\u00fcckw\u00e4rts und nach rechts mit einer Ausrichtung von 135\u00b0.<\/p>\n