تطبيق وقيمة مستشعر G في تكامل نظام تتبع GPS

1. المساعدة في حساب الميت (DR) لسد فجوات تحديد المواقع أثناء فقدان إشارة GPS

سيناريوهات التطبيق:

عندما يتم إضعاف إشارات GPS أو ضياعها بسبب العوامل البيئية مثل المباني الشاهقة أو الأنفاق أو المناطق الداخلية ، فإن الاعتماد فقط على GPS لا يمكن الحفاظ على تحديد موقع دقيق. في هذه المرحلة ، يمكن لمقياس التسارع اكتشاف تسريع حركة المستخدم ، وعدد الخطوات ، وتغييرات الاتجاه ، وما إلى ذلك ، ويتم دمجه مع وضع GPS الأولي لتقدير الموقع الحالي في الوقت الفعلي من خلال خوارزميات الحساب الميت ، أو منع مسارات التنقل من "القفز" أو المقاطعة.

المبدأ الفني:

يتغير تسارع التسارع ، ومن خلال تكامل الوقت ، يحسب السرعة والإزاحة. إلى جانب تقدير الخطوة (على سبيل المثال ، المسافة لكل خطوة) والبيانات المساعدة من مستشعرات الاتجاه (على سبيل المثال ، البوصلة الإلكترونية) ، فإنه يعتقد أن مسار حركة المستخدم أثناء فقدان إشارة GPS.

على سبيل المثال ، عندما يدخل المستخدم مقطعًا تحت الأرض أثناء الإشارات المحمولة وإشارات GPS ، يمكن لمقياس التسارع "الاستيلاء" مؤقتًا بناءً على عدد الخطوات والاتجاه المشي ، ومعايرة الموضع بمجرد استرداد إشارة GPS.

الثاني. تحديد حالات الحركة لتحسين استراتيجيات التنقل

أوضاع الحركة المميزة:

يمكن لمقياس التسارع اكتشاف حالة حركة المستخدم (على سبيل المثال ، الثابتة ، المشي ، الجري ، القيادة ، ركوب الدراجات) ، ونظام تحديد المواقع العالمي (EG) ، يمكن أن يؤكد وضع الحركة. توفر أنظمة الملاحة تخطيطًا مختلفًا للطريق لأوضاع مختلفة (على سبيل المثال ، إعطاء الأولوية للأرصفة للمشي أو الطرق الرئيسية للقيادة) ، مما يعزز التطبيق العملي للملاحة.

ضبط تردد تحديد المواقع ديناميكيًا:

عندما يكتشف مقياس التسارع أن المستخدم ثابت ، يمكن لـ GPS تقليل تردد تحديد المواقع (على سبيل المثال ، من مرة واحدة إلى الثانية إلى مرة واحدة كل 10 ثوانٍ) إلى الحفاظ على الطاقة.

عند اكتشاف الحركة القوية (على سبيل المثال ، الركض ، التسارع المفاجئ أثناء القيادة) ، يزيد GPS من تردد تحديد المواقع لضمان الأداء في الوقت الفعلي.

ثالثا. المساعدة في الاتجاه والكشف عن الموقف لتعزيز دقة توجيه التنقل

مساعدة الاتجاه:

يشكل مقياس التسارع ، جنبًا إلى جنب مع الجيروسكوب والبوصلة الإلكترونية ، وحدة قياس بالقصور الذاتي (IMU) للكشف عن وضعية الجهاز وتغيير الاتجاه. عندما تكون إشارات GPS ضعيفة ، تساعد IMU في تحديد اتجاه المستخدم (على سبيل المثال ، سواء كان الدوران أو زاوية الدوران) ، مما يمنع الارتباك في مؤشرات اتجاه واجهة التنقل (على سبيل المثال ، الأسهم "ترفرف").

مساعدة المنحدر والارتفاع:

في الأنشطة الخارجية (على سبيل المثال ، تسلق الجبال) ، يمكن لمقياس التسارع اكتشاف تغييرات المنحدر أثناء الحركة (على سبيل المثال ، صعودًا ، أسفل). إلى جانب بيانات ارتفاع GPS (إذا كان مدعومًا) ، فإنه يقيم بدقة أكبر شدة التمرين وتغيرات ارتفاع المسار ، مما يوفر للمستخدمين بيانات حركة مفصلة (على سبيل المثال ، استهلاك السعرات الحرارية ، ارتفاع التسلق).

رابعا. تحسين بيانات تحديد المواقع لتسهيل المسارات وتقليل الأخطاء

تجانس المسار:

قد تكون بيانات تحديد موقع GPS "تهتز" بسبب تداخل الإشارة (على سبيل المثال ، نقاط تحديد المواقع تنحرف عن المسار الفعلي). يمكن لبيانات الحركة من مقياس التسارع تصفية النقاط غير الطبيعية - على سبيل المثال ، إذا أظهر GPS المستخدم فجأة "النقل الفضائي" لكن مقياس التسارع لا يكتشف أي حركة قوية مقابلة ، يمكن للنظام تحديده كخطأ GPS وتصحيح المسار من خلال الخوارزميات لتناسب المسار الفعلي بشكل أفضل.

التحقق من حالة الحركة:

عندما تتعارض السرعة التي يتم حسابها بواسطة GPS مع حالة الحركة التي تم اكتشافها بواسطة مقياس التسارع (على سبيل المثال ، يُظهر GPS 30 كم/ساعة بينما يكتشف مقياس التسارع المشي) ، يمكن للنظام الحكم على الحالات الشاذة عن طريق دمج البيانات ، وتجنب أخطاء التنقل.

V. تحسين الطاقة المنخفضة لتمديد عمر بطارية الجهاز

يستهلك مقياس التسارع نفسه طاقة منخفضة ويمكنه مراقبة الوقت الفعلي ما إذا كان المستخدم في حالة حركة. عندما يكون المستخدم ثابتًا ، يمكن أن تدخل وحدة GPS في حالة النوم ، وآلية "الاستيقاظ" الخاصة بمقياس التسارع (على سبيل المثال ، تنشيط GPS عند اكتشاف الحركة) يقلل من استهلاك الطاقة غير الضروري-وخاصةً لسيناريوهات التنقل في الأجهزة التي يمكن ارتداؤها مثل الساعات الذكية وعلامات اللياقة.

السادس. ملخص سيناريوهات التطبيق النموذجية

التنقل عبر الهاتف المحمول: في المناطق الحضرية التي تحتوي على مباني شاهقة أو مقاطع تحت الأرض حيث تكون إشارات GPS ضعيفة ، يحافظ مقياس التسارع على استمرارية التنقل.

الأجهزة الرياضية في الهواء الطلق: مثل ساعات تسلق الجبال وأجهزة الكمبيوتر التي تجمع بين مقاييس التسارع لتسجيل الخطوات والمنحدرات ، والاندماج مع مسارات GPS لتوفير بيانات تمارين دقيقة.

التنقل في المركبات: في الأنفاق أو المرائب ، يساعد مقياس التسارع في موضع حساب السيارة ، مما يمنع واجهات التنقل من "التجميد" أو الموقف الخسارة.

الطائرات بدون طيار والروبوتات: تتكامل مقاييس التسارع مع GPS لتعزيز دقة التحكم في الموقف أثناء الطيران أو الحركة ، ومنع مخاطر الاصطدام بسبب خطأ في تحديد المواقع