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Navegación autónoma de vehículos terrestres no tripulados basada en giroscopio de resonador de microconcha INS rotatorio asistido por LDV

Autores: Cao, Hangbin; Wu, Yuxuan; Chang, Longkang; Kong, Yunlong; Sun, Hongfu; Wu, Wenqi; Sun, Jiangkun; Zhang, Yongmeng; Xi, Xiang; Miao, Tongqiao

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Navegación autónoma de vehículos terrestres no tripulados basada en giroscopio de resonador de microconcha INS rotatorio asistido por LDV


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Giroscopios de resonador micro-shell
Navegación autónoma
Vehículos terrestres no tripulados
Sistema de navegación inercial rotativo
Medición de actitud
Alineación inicial asistida por magnetómetro

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los giroscopios de resonador de microconcha tienen ventajas obvias de SWaP (tamaño, peso y potencia) y una precisión aplicable para la navegación autónoma de vehículos terrestres no tripulados (UGVs), especialmente en entornos sin GNSS. Cuando el sistema de navegación inercial rotatorio del giroscopio de resonador de microconcha (MSRG-RINS) opera en modo de ángulo completo, su sesgo varía como una función de armónicos pares del ángulo de patrón, lo que dificulta la estimación y compensación del sesgo basado en el MSRG en el proceso de medición de actitud. En este documento, se propone un método de medición de actitud basado en la auto-calibración de rotación virtual y modulación rotativa para el MSRG-RINS para abordar este problema. El método utiliza las características de los dos modos de operación del MSRG, el modo de fuerza reequilibrada y el modo de ángulo completo, para realizar la auto-calibración de rotación virtual, eliminando así el sesgo característico del MSRG. Además, se utiliza el método de modulación rotativa recíproca para suprimir el sesgo residual del MSRG. Además, se lleva a cabo la alineación inicial asistida por magnetómetro del MSRG-RINS y se adopta el filtro de Kalman extendido de transformación de estado para resolver el problema del gran ángulo de desalineación bajo la asistencia del magnetómetro, con el fin de mejorar la rapidez y precisión de la adquisición inicial de actitud. Los resultados de experimentos en el mundo real corroboraron que el método propuesto puede suprimir efectivamente la influencia del sesgo del MSRG en la medición de actitud, logrando así una navegación autónoma de alta precisión en entornos sin GNSS. En los experimentos de navegación autónoma a larga distancia en vehículo de 1 h y 3.7 km, el MSRG-RINS, integrado con un velocímetro láser Doppler (LDV), alcanzó una precisión de rumbo de 0.35 grados (RMS), un error de posicionamiento horizontal de 4.9 m (RMS) y una precisión de distancia recorrida de 0.24% D.

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