Uitleg over traagheidsnavigatietechnologie: positioneringsprincipes van 1D tot 3D

Introductie tot Inertietechnologie

(2) Principe van Inertiale Navigatie

Inertiale navigatie is een fundamentele navigatie- en positioneringstechnologie gebaseerd op de wetten van de klassieke mechanica van Newton. Het bepaalt de positie, snelheid en houding van een bewegend object door het meten van de versnelling en hoeksnelheid zonder afhankelijk te zijn van externe referentiesignalen.

De basisrelaties worden uitgedrukt als:

Waar:

• a = versnellingsvector

• v = snelheidsvector

• r = positievector

• t = tijd

Door continue integratie van versnellings- en hoeksnelheidsgegevens kan een Inertiaal Navigatiesysteem (INS) real-time bewegingsinformatie berekenen, zoals verplaatsing, snelheid en oriëntatie.

1D (Eendimensionale) Navigatie

In een vereenvoudigd eendimensionaal navigatiescenario is slechts één versnellingsmeter vereist.
Het meet lineaire versnelling langs een enkele as (bijv. de bewegingsrichting van een trein).

Kernprincipe:
Door de versnelling één keer te integreren, verkrijgt u snelheid; door de snelheid opnieuw te integreren, verkrijgt u positie.

2D (Tweedimensionale) Planar Navigatie

Voor vlakke bewegingen zoals die van een trein of voertuig:

• Twee versnellingsmeters worden gebruikt om laterale en longitudinale versnellingen te meten.

• Een gyroscoop wordt toegevoegd om de real-time koershoek (oriëntatie) te meten.

• De versnellingsgegevens worden geprojecteerd op de X- en Y-assen en geïntegreerd om snelheid en positie in 2D-ruimte te berekenen.

Toepassingen:
Grondvoertuigen, spoorwegsystemen, robotica, zeeschepen en andere navigatiesystemen die positietracking in een vlak vereisen.

3D (Driedimensionale) Navigatie

Voor volledige driedimensionale navigatie:

• Drie versnellingsmeters meten de versnelling langs de X (lateraal), Y (longitudinaal), en Z (verticaal) assen.

• Drie gyro's meten de hoekbeweging rond elk van deze assen.

Door deze zes sensoren te combineren, kan het systeem complete 3D-bewegings- en houdings informatie berekenen, inclusief rol-, pitch- en yaw- hoeken.

Kerncomponenten:

• Versnellingsmeter (meet lineaire versnelling)

• Gyroscoop (meet hoeksnelheid)

• Montageframe met rol-, pitch- en azimutmotoren

Deze configuratie vormt de basis van moderne Inertial Measurement Units (IMU's) en Inertial Navigation Systems (INS'en) gebruikt in:

• Lucht- en ruimtevaart

• Autonome voertuigen

• Schepen en onderwaternavigatie

• Drones (UAV's)

• Defensie en geleiding van raketten

• Industriële robotica en karteringssystemen

• 
• 
•