کاربرد مهندسی سیستم‌های ناوبری GNSS/INS یکپارچه ضد پارازیت

در محیط های پیچیده الکترومغناطیسی، سیستم های ناوبری مبتنی بر GNSS معمولی به طور فزاینده ای در برابر تخریب سیگنال، از دست دادن وقتاً وقتاً یا انکار کامل آسیب پذیر هستند.دخالت عمدی یا غیرعمدی، مزاحمت و اثرات چند مسیر می تواند به شدت بر دقت موقعیت و حالت تاثیر بگذارد.

برای مقابله با این چالش ها،سیستم های ناوبری GNSS/INS یکپارچه ضد مزاحمتتبدیل به یک راه حل مهندسی حیاتی شده اند، که امکان هدایت مداوم و قابل اطمینان و خروجی موقعیت را حتی در شرایط تداخل شدید فراهم می کند.

1. سابقه درخواست

در سناریوهای عملیاتی با تداخل بالا، سیستم های ناوبری به طور معمول باید به طور مداوم:

• موقعیت

• سرعت

• اطلاعات نگرش(رول، ارتفاع، مسیر)

این سیستم ها اغلب درسیستم عامل های موبایلمانند UAVs، وسایل نقلیه مستقل، سیستم های دریایی و سیستم های دفاعی، که در آنمحدودیت های SWaP (اندازه، وزن و قدرت)اعمال کنید.

در نتیجه، راه حل ناوبری نه تنها باید دقیق باشد، بلکه:

• بسیار یکپارچه

• مقاوم در برابر تداخل

• برای قابلیت اطمینان بلند مدت بهینه شده است

2مبارزه با اختلال به عنوان یک چالش مهندسی در سطح سیستم

از منظر مهندسی،عملکرد ضد اختلال نمی تواند تنها با RF Front-end به دست آید.

در حالی کهآنتن های GNSS ضد اختلالنقش حیاتی در فیلتر سازی فضایی و سرکوب تداخل دارند، تداوم ناوبری در نهایت بستگی بهطراحی مشترک در سطح سیستماز جمله:

• معماری گیرنده GNSS

• عملکرد سنسور بی وقفه

• الگوریتم های همجوشی سنسور

• استراتژی اتصال بین GNSS و INS

یک راه حل عملی و یکپارچه ضد تعطیلی ناوبری به طور معمول شامل:

• گیرنده GNSS ضد اختلال چند کانال

• آنتن ضد اختلالبرای کاهش تداخلات جلویی

• سیستم های INS با عملکرد بالا(گیروسکوپ ها و شتاب سنجها)

• معماری GNSS/INS به شدت یا به شدت متصل

تنها از طریق یکپارچه سازی هماهنگ سیستم می توان عملکرد ناوبری پایدار را تحت تداخل شدید حفظ کرد.

3ارزش یکپارچه سازی GNSS/INS در محیط های تداخل

هنگامی که سیگنال های GNSS ضعیف، مسدود یا به طور موقت در دسترس نیستند،سیستم ناوبری بی حرکت (INS)ارائه تداوم ناوبری کوتاه مدت بر اساس اندازه گیری های بی وقفه ای.

هنگامی که کیفیت سیگنال GNSS بهبود می یابد، مشاهدات GNSS دوباره به فیلتر ناوبری برای اصلاح حرکت بی وقفه وارد می شوند.

از داخلفیوژن چند سنسوریک سیستم GNSS/INS یکپارچه می تواند:

• حفظ تداوم راه حل ناوبری

• نگه داشتن عملکردهای ثابت و صاف

• کاهش تاثیر قطعات و تداخلات GNSS

• بهبود قابل توجهی در ثبات کلی سیستم

این رفتار مکمل باعث می شود که یکپارچه سازی GNSS/INS برای برنامه های ناوبری با قابلیت اطمینان بالا ضروری باشد.

4اهمیت طراحی سیستم یکپارچه

سیستم های ناوبری مدرن با فشار فزاینده ای برای تعادل عملکرد با محدودیت های SWaP روبرو هستند. در نتیجه، سیستم های ناوبری ضد تعطیلی یکپارچه باید:

• ادغام در سطح بالااز آنتن، گیرنده GNSS و INS

• مبادلات بهینه شدهبین کوچک سازی، مصرف برق و دقت

• بهینه سازی هماهنگقابلیت ضد تعطیلی و عملکرد ناوبری

این سیستم ها دیگر مجموعه ای ساده از اجزای مستقل نیستند.راه حل های مهندسی مبتنی بر برنامه و در سطح سیستمطراحی شده برای پاسخگویی به الزامات عملیاتی خاص.

5خلاصه ی مهندسی

از آنجا که محیط های الکترومغناطیسی عملیاتی همچنان پیچیده تر می شوند، GNSS دیگر نمی تواند به عنوان یک منبع ناوبری مستقل مورد توجه قرار گیرد.

در عوض، آن را به عنوان یک جزء در یکمعماری ناوبری GNSS/INS کاملاً یکپارچه، که در آن سنجش بی وقفه، تکنیک های ضد اختلال و الگوریتم های پیشرفته همجوشی سنسور کار می کنند.

سیستم های ناوبری GNSS/INS یکپارچه ضد مزاحمتدر حال ظهور به عنوان یک رویکرد فنی کلیدی برای ارائه موقعیت بندی قابل اعتماد، سرعت،و اطلاعات موقعیت در محیط های با تداخل بالا، دفاعی، سیستم های بدون سرنشین و سیستم های صنعتی پیشرفته.