Будущее транспортных средств - автономность, и передовые технологии позиционирования помогают транспортным средствам, разработанным для самостоятельного управления, безопасно и точно. Существует много прогнозов относительно того, когда действительно автономные автомобили станут реальностью.
Однако, пока мы ждем, многие современные транспортные средства оснащены различными передовыми системами помощи водителю (ADAS), такими как предупреждения о выходе из полосы, помощь при парковке и автоматическое торможение. Хотя эти технологии очень полезны, они считаются уровнем автономности SAE всего 1 или 2, что означает, что они все еще требуют взаимодействия водителя 100% времени.
Большой вопрос заключается в том, когда мы увидим технологический прорыв к уровню 5, или полностью автономных транспортных средств, не требующих взаимодействия водителя. К сожалению, мы все еще находимся в нескольких годах от того, чтобы эта технология стала широко принятой и внедренной в любой тип транспортного средства. Почему? Критическим вызовом является обеспечение безопасности.
Для достижения полной автономности требуется абсолютная уверенность в том, что транспортное средство будет продолжать безопасно и точно работать в любых погодных условиях и на дорогах, и будет избегать значительных травм пассажиров, пешеходов или имущества.
Для этого требуется встроенная технология навигации и управления, которая может обеспечить безопасную работу транспортного средства в случае отказа датчиков восприятия транспортного средства, таких как LiDAR, радар или камеры, или если происходит временное нарушение сигналов спутников GNSS из-за погоды, местности или окружающей среды.
Система безопасной остановки для автономных транспортных средств
Эта технология восприятия транспортного средства - инерциальный измерительный блок, или ИНУ-датчик. Поскольку ИНУ-датчик основан на гравитации и законах физики, а не на внешних условиях, он может продолжать отправлять данные, чтобы транспортное средство могло безопасно поддерживать курс, пока оно не сможет безопасно остановиться или другие системы навигации снова начнут функционировать, даже если датчики восприятия выйдут из строя из-за погоды. Используя ИНУ для устранения прерываний данных и повышения операционной безопасности, можно ускорить реализацию полностью автономного вождения уровня 5. Без ИНУ-датчиков, обеспечивающих безопасную подушку, автономные транспортные средства никогда не смогут эффективно работать на городских улицах и шоссе.
Что такое ИНУ-датчик и как он работает?
Большинство ИНУ-датчиков состоят из двух различных наборов датчиков - акселерометров и гироскопов. Акселерометры измеряют линейное ускорение в трех ортогональных осях. Интегрирование ускорения со временем даст скорость, а интегрирование скорости со временем приведет к изменению положения.
Гироскопические датчики измеряют угловую скорость трех ортогональных осей. Интегрирование угловой скорости по трем осям со временем приведет к изменению крена, тангажа и рыскания, что является изменением положения объекта.
Модуль ИМУ с гироскопическими и акселерометрическими датчиками может обеспечить измерение по 6 степеням свободы.
Почему некоторые ИМУ также включают магнитометр?
Акселерометр может успешно рассчитать значения крена и тангажа относительно гравитационной силы Земли и скорректировать дрейф гироскопа.
Однако он не может использоваться для определения абсолютного направления (курса), поскольку изменение курса ортогонально вектору гравитации. Магнитометр измеряет силу магнитного поля в трех измерениях. Используя магнитное поле Земли, он может помочь определить направление (т. е. курс), а также крен и тангаж объекта.
Интеграция магнитометра в ИМУ может помочь в обнаружении начального направления объекта и исправлении ошибок интеграции гироскопа по курсу в алгоритме слияния данных.
Измерение производительности ИМУ
Неустойчивость смещения - один из наиболее критических параметров производительности гироскопа. Это прямая мера того, насколько сильно гироскоп дрейфует со временем. Поскольку выход гироскопа интегрируется для расчета изменения углов (крена, тангажа и курса), любая ошибка, связанная с дрейфом, приводит к накоплению ошибки в относительных углах. Более того, эти угловые ошибки преобразуются в ошибки позиции со временем. Для автомобильных приложений высокопроизводительная ИМУ является необходимым компонентом для достижения высокой точности позиционирования автономного транспортного средства.
В тройной резервной ИМУ используются три ИМУ для построения тройной резервной архитектуры датчиков, обеспечивающей дополнительные уровни надежности и точности.
Если по какой-то причине один или несколько датчиков работают некорректно, систему можно настроить на распознавание дефектных данных датчика и избегать их использования. Выход дефектного датчика или некорректный набор данных будут игнорироваться или снижаться по значимости. Такая архитектура обеспечивает надежность системы и одновременно улучшает производительность.
Датчики ИМУ могут не привлекать такого же внимания и медийного охвата, как другие датчики - например, LiDAR, радар и камеры. Однако во многих отношениях ИМУ являются критическим компонентом безопасности, необходимым для успешной работы автономных транспортных средств уровня 4 и 5, которые появятся на улицах в течение следующего десятилетия.
