Ett EU-finansierat initiativ har utvecklat ett billigt positionerings- och navigeringssystem för obemannade flygsystem (UAS). Använda flera antenner, enheten är baserad på färdiga komponenter och avancerade datafusionsalgoritmer.

UAS har tilldragit sig ett växande intresse för användning inom jordbruket, allmän säkerhet, smarta städer, hållbar resursförvaltning, och många andra områden. Det finns nu en betydande efterfrågan på en prisvärd, tillförlitligt system som kan ge uppskattningar av attityd och position för dessa enheter.

Det EU-finansierade Horizon 2020 GLAD-2-projektet åtgärdade detta behov, utveckla ett billigt attitydbestämmande och navigationssystem. Detta system beräknar lågnivådata som tas emot via ett globalt satellitnavigeringssystem med flera antenner (GNSS).

Arbetet innebar djupgående analys av algoritmer, omdesign av hårdvara och mjukvara, uttömmande förfining och upprepade tester på fältet. "Vi skapade en lågkostnadsplattform som kan anpassas till olika användarbehov genom noggrant urval och utvärdering av kommersiella färdiga komponenter och implementering av avancerade datafusionsalgoritmer, säger projektkoordinator Esther López på det spanska teknikföretaget ACORDE.

Mer är bättre

Forskare använde de billiga GNSS-mottagarna, tillsammans med avancerad datafusion med en tröghetsmätenhet, och barometerdata för att förbättra attityden och positionen för UAS i hårda GNSS-miljöer. Systemet undvek också användningen av magnetometrar, gör den immun mot magnetfält, och ta bort behovet av systemkalibrering när den magnetiska miljön modifieras.

Ingenjörer valde olika GNSS-antenner och mätte deras prestanda enligt tekniska och ekonomiska kriterier. Ett tillvägagångssätt med flera antenn gjorde det möjligt för UAS:er att ta exakta kurser utan att drabbas av de vanliga problemen med magnetometrar. "Användningen av flera antenner kommer att bidra till att förbättra positioneringen, medan införandet av en barometer kommer att minska återhämtningstiden i händelse av GNSS-signalavbrott, " förklarar López.

Kommersialiseringen av systemet genomfördes parallellt med harmoniseringen av regleringar i Europa, vilket främjade denna nischmarknad, speciellt i applikationer som är känsliga för magnetisk interferens. förordning, marknadsanalys och feedback från tredje part hjälpte till att definiera krav gällande elektriska och mekaniska begränsningar, gränssnittsdefinitioner och programvara.

Billig, exakt och pålitlig

Den framgångsrika sammansmältningen av GNSS och tröghetsdata möjliggjorde exakt och tillförlitlig navigering. Enligt López:"Tröghetssensorerna ger ett utmärkt dynamiskt svar vid mycket höga datahastigheter, medan GNSS fungerar som en absolut referens för att förhindra drift. Dessutom, differentiella GNSS-bärvågsfasmätningar kan användas för att erhålla stor noggrannhet i orientering genom att använda multi-antennkonfigurationen."

GLAD-2 uppnådde framgångsrikt kommersialiseringen av ett lågkostnadsnavigeringssystem baserat på sensorfusion och en multi-antennplattform. Detta kulminerade i CE-märkningen (European Conformity) efter motsvarande certifieringsprocess. CE-märkningen indikerar överensstämmelse med hälsa, säkerhet, och miljöskyddsstandarder för produkter som säljs inom Europeiska ekonomiska samarbetsområdet.

Slutresultatet är en mycket konkurrenskraftig produkt riktad mot lågkostnadssektorn på marknaden för navigationssystem. "På grund av sin flexibilitet uppfyller systemet behoven hos ett brett spektrum av användare, inte bara i UAS, men också i markbundna och maritima miljöapplikationer, " påpekar López.