Интеграция модуля Ultra-Wideband (UWB) обусловлена необходимостью привязки дрейфующей системы к абсолютной точности. Используя характеристики узких импульсов наносекундного уровня, модуль UWB обеспечивает высокоточное определение расстояния по времени распространения сигнала (ToF). Это позволяет системе получать измерения расстояния с точностью до сантиметра, что критически важно для коррекции кумулятивных ошибок, присущих инерциальной навигации.
Хотя инерциальные датчики отслеживают движение внутри системы, со временем они неизбежно дрейфуют. Модуль UWB решает эту проблему, предоставляя точные внешние измерения расстояния, которые служат «эталонными данными», позволяя системе одновременно корректировать свое положение и картировать окружение.
Механизм высокоточного определения расстояния
Технология наносекундных импульсов
Основное преимущество UWB заключается в структуре его сигнала. Модуль передает узкие импульсы наносекундного уровня.
Поскольку эти импульсы очень короткие, они позволяют системе с исключительной четкостью различать прямой сигнал и отражения.
Точность определения расстояния по времени распространения сигнала (ToF)
Такая архитектура сигнала обеспечивает высокоточное определение расстояния по времени распространения сигнала (ToF).
ToF измеряет точное время, которое требуется сигналу для прохождения от источника до места назначения. В данном контексте он измеряет расстояние между датчиком, закрепленным на ноге, и внешними маяками.
Точность до сантиметра
Результатом этого процесса являются измерения расстояния с точностью до сантиметра.
В отличие от систем, которые оценивают расстояние на основе силы сигнала (которая сильно колеблется), UWB предоставляет надежное измерение физического расстояния.
Роль в алгоритме и коррекции ошибок
Слияние данных в реальном времени
Данные о расстоянии UWB используются не изолированно. Они напрямую подаются в расширенный фильтр Калмана (EKF).
EKF работает в реальном времени, постоянно объединяя эти абсолютные измерения расстояния с относительными данными от инерциальных датчиков.
Устранение кумулятивного дрейфа
Инерциальные навигационные системы страдают от кумулятивных ошибок положения. Без внешней коррекции небольшая ошибка в скорости со временем становится большой ошибкой в положении.
Наблюдения UWB действуют как ограничение. Подтверждая фактическое расстояние до маяка, система «сбрасывает» дрейфующий инерциальный расчет обратно к правильному местоположению.
Включение SLAM (одновременная локализация и картирование)
Интеграция позволяет системе делать больше, чем просто отслеживать пользователя. Она обеспечивает автоматическое картирование и локализацию неизвестных маяков в окружающей среде.
Это означает, что система может динамически определять, где находятся маяки относительно друг друга, даже если их положения не были предварительно измерены.
Понимание зависимостей
Зависимость от внешнего оборудования
Хотя UWB обеспечивает высокую точность, он вводит зависимость от динамически развернутых маяков.
Датчик, закрепленный на ноге, не может самостоятельно исправлять ошибки; ему требуются эти внешние узлы для установления данных о расстоянии.
Алгоритмическая сложность
Процесс требует сложной обработки. EKF должен справляться с двойной задачей отслеживания хаотичного движения пользователя и одновременного расчета статических положений маяков.
Сделайте правильный выбор для своей цели
Если ваш основной фокус — долговременная точность: Интеграция UWB необходима, поскольку она предотвращает бесконечный рост ошибок, типичный для автономных инерциальных систем.
Если ваш основной фокус — быстрое картирование окружающей среды: Это решение позволяет вам войти в неизвестное пространство и автоматически построить относительную карту расположения маяков без предварительного обследования.
Модуль UWB в конечном итоге превращает стандартную навигационную систему в самокорректирующийся картографический движок.
Сводная таблица:
| Функция | Преимущество интеграции UWB | Технический механизм |
|---|---|---|
| Точность определения расстояния | Точность до сантиметра | Время распространения сигнала (ToF) наносекундного уровня |
| Контроль дрейфа | Устраняет кумулятивные ошибки | Слияние данных EKF в реальном времени и ограничения |
| Картирование | Одновременная локализация/картирование | Автоматическое отслеживание положения маяков |
| Надежность | Высокая четкость сигнала | Устойчивость узкого импульса к отражениям |
Повысьте точность навигации с помощью обувных решений 3515
Являясь крупномасштабным производителем, обслуживающим дистрибьюторов и владельцев брендов по всему миру, 3515 предлагает комплексные производственные возможности для всех типов обуви, в основе которых лежит наша флагманская серия Safety Shoes. Мы понимаем критическое пересечение высокотехнологичного навигационного оборудования — такого как датчики UWB-ZUPT-SLAM — и прочной обуви, необходимой для их размещения.
Независимо от того, разрабатываете ли вы умные тактические ботинки для служб быстрого реагирования или специализированные рабочие ботинки для промышленного картирования, наш обширный портфель охватывает рабочие и тактические ботинки, обувь для активного отдыха, тренировочную обувь, кроссовки и классическую обувь для удовлетворения ваших разнообразных оптовых потребностей. Мы предоставляем прочную основу, необходимую для интеграции ваших высокоточных датчиков.
Готовы масштабировать свой проект обуви нового поколения? Свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить, как наш производственный опыт может воплотить ваши технические разработки в жизнь.
Ссылки
- Chi-Shih Jao, Andrei M. Shkel. Augmented UWB-ZUPT-SLAM Utilizing Multisensor Fusion. DOI: 10.1109/jispin.2023.3324279
Эта статья также основана на технической информации из 3515 База знаний .
Люди также спрашивают
- Почему встроенные силовые платформы необходимы для тестирования ударных нагрузок спортивной обуви? Биомеханическое превосходство, основанное на данных
- Какие преимущества предлагает ткань Cordura для рабочей одежды? Непревзойденная долговечность и долгосрочная окупаемость инвестиций
- Какую роль играют высокоточные электронные весы в оценке полимеров для обуви? Данные для устойчивого развития
- Какую роль играет амортизирующая подошва в предотвращении мышечной усталости? Повышение производительности и выносливости
- Почему регулируемые фиксирующие ремни и застежки-липучки необходимы при изокинетических оценках нижних конечностей? Целостность данных
- Почему использование промышленных фильтрующих масок имеет решающее значение при работе с кожной пылью? Предотвращение токсичности хрома
- Почему моделирование структурными уравнениями (SEM) используется для экологичной обуви? Анализ тенденций потребителей с научной строгостью
- Какова роль OSHA в обеспечении безопасности на рабочем месте? Обеспечение соблюдения и защита работников