Globale Satellitennavigationssysteme haben die Fahrzeugortung revolutioniert und erm\u00f6glichen eine pr\u00e4zise Standortbestimmung \u00fcberall auf der Erde, wo der Himmel klar ist. GNSS-abh\u00e4ngige Systeme versagen jedoch genau dann, wenn Positionsdaten am kritischsten sind: in Stra\u00dfenschluchten, Tunneln, Unterf\u00fchrungen, Parkh\u00e4usern und Indoor-Testanlagen. Die Entwicklung autonomer Fahrzeuge, die Validierung fortschrittlicher Fahrerassistenzsysteme und Fahrdynamiktests erfordern kontinuierliche Positionsdaten unabh\u00e4ngig von der Sichtbarkeit der Satelliten. Die Koppelnavigationstechnologie l\u00f6st diese grundlegende Einschr\u00e4nkung, indem sie die Positionssch\u00e4tzungen auch bei GNSS-Ausf\u00e4llen beibeh\u00e4lt und somit ununterbrochene Daten f\u00fcr kritische Anwendungen gew\u00e4hrleistet.<\/p>\n
Die Koppelnavigation ist eine der \u00e4ltesten Navigationstechniken der Menschheit, bei der die aktuelle Position auf der Grundlage der zuvor bekannten Position, Fahrtrichtung, Geschwindigkeit und verstrichenen Zeit berechnet wird. Seefahrer nutzten die Koppelnavigation jahrhundertelang, bevor elektronische Positionsbestimmungssysteme aufkamen, und verfolgten manuell die Schiffsbewegungen zwischen den himmlischen Navigationspunkten.<\/p>\n
Die moderne Koppelnavigation f\u00fcr Kraftfahrzeuge beruht auf denselben Grundprinzipien, die durch hochentwickelte Sensoren und Berechnungsalgorithmen erg\u00e4nzt werden. Tr\u00e4gheitsmessger\u00e4te mit Beschleunigungsmessern und Gyroskopen messen die Fahrzeugbewegung in drei Dimensionen und erm\u00f6glichen die Berechnung von Positions\u00e4nderungen von einem bekannten Ausgangspunkt aus. In Kombination mit GNSS-Positionierung bei Satellitensichtbarkeit bieten diese Systeme eine nahtlose Positionsverfolgung unabh\u00e4ngig von der Signalverf\u00fcgbarkeit.<\/p>\n
Der entscheidende Unterschied zwischen fahrzeuggebundenen und fahrzeugungebundenen Koppelnavigationssystemen liegt in den Anforderungen an die Sensorintegration. Gebundene Systeme ben\u00f6tigen externe Eingaben von Raddrehzahlsensoren, Lenkwinkelmessung oder Fahrzeug-CAN-Daten, was die Integration erschwert und die Anwendbarkeit f\u00fcr verschiedene Fahrzeugtypen einschr\u00e4nkt. Ungebundene Systeme arbeiten v\u00f6llig unabh\u00e4ngig und verwenden nur interne Tr\u00e4gheitssensoren, wodurch Integrationsbarrieren beseitigt werden und eine universelle Kompatibilit\u00e4t gegeben ist.<\/p>\n
Moderne St\u00e4dte sind die schwierigsten GNSS-Umgebungen auf der Erde. Hohe Geb\u00e4ude bilden Stra\u00dfenschluchten, in denen die Satellitensichtbarkeit auf einen schmalen Teil des Himmels direkt \u00fcber dem Geb\u00e4ude beschr\u00e4nkt ist. Durch die Reflexion von GNSS-Signalen an Geb\u00e4udefassaden kommt es zu Mehrwegeausbreitung und damit zu falschen Messwerten, die die Positionsgenauigkeit beeintr\u00e4chtigen, selbst wenn die Satelliten theoretisch sichtbar bleiben.<\/p>\n
Die Erprobung autonomer Fahrzeuge muss in diesen schwierigen Umgebungen erfolgen, da der Stadtbetrieb das wichtigste Einsatzszenario f\u00fcr selbstfahrende Technologien darstellt. Die Validierung der Leistung autonomer Systeme erfordert jedoch genaue Positionsdaten genau dann, wenn die GNSS-Zuverl\u00e4ssigkeit am geringsten ist. Dieses Paradoxon hat in der Vergangenheit dazu gef\u00fchrt, dass Kompromisse eingegangen werden mussten, z. B. die Beschr\u00e4nkung der Tests auf Vororte, der Einsatz teurer Referenzsysteme oder die Inkaufnahme von L\u00fccken in den Positionsdaten.<\/p>\n
Die Koppelnavigation eliminiert diese Kompromisse, da die Positionsgenauigkeit auch bei GNSS-Ausf\u00e4llen erhalten bleibt. Wenn Fahrzeuge zwischen Geb\u00e4uden navigieren, in Tiefgaragen einfahren oder durch \u00fcberdachte Bereiche fahren, liefert die Inertialpositionierung nahtlos weiter Positionssch\u00e4tzungen, bis die Satellitensichtbarkeit wiederhergestellt ist. Sobald das GNSS-Signal wieder verf\u00fcgbar ist, kalibriert sich das System automatisch neu und beh\u00e4lt die langfristige Genauigkeit ohne manuelle Eingriffe bei.<\/p>\n
Testgel\u00e4nde, \u00f6ffentliche Stra\u00dfen und st\u00e4dtische Infrastrukturen enthalten alle Tunnelabschnitte, in denen GNSS-Signale vollst\u00e4ndig blockiert sind. Die Erprobung von Elektrofahrzeugen findet zunehmend in Klimakammern statt, die eine kontrollierte thermische Umgebung bieten, wodurch eine weitere Testumgebung geschaffen wird, in der kein GNSS verf\u00fcgbar ist. Batterietesteinrichtungen, Indoor-Dynamikplattformen und Windkan\u00e4le erfordern alle Positions- und Geschwindigkeitsmessungen ohne Satellitenzugang.<\/p>\n
Herk\u00f6mmliche L\u00f6sungen wie Lasertracking-Systeme, lokale Ortungsbaken oder das Akzeptieren von Datenl\u00fccken f\u00fchren jeweils zu Einschr\u00e4nkungen. Die Laserverfolgung erfordert eine teure Infrastruktur und eine Sichtverbindung zum Fahrzeug. Lokale Beacons erfordern die Installation und Kalibrierung in jeder Pr\u00fcfeinrichtung. Datenl\u00fccken beeintr\u00e4chtigen die Qualit\u00e4t der Analyse und machen mehrere Testl\u00e4ufe erforderlich, um vollst\u00e4ndige Datens\u00e4tze zu erfassen.<\/p>\n
Der RD UDR GPS CAN Sensor von Metis Engineering erm\u00f6glicht eine kontinuierliche Positionierung in Umgebungen, in denen kein GNSS verf\u00fcgbar ist, und nutzt die Technologie der ungebundenen Koppelnavigation. Der Sensor arbeitet in Tunneln, Innenr\u00e4umen und unter freiem Himmel identisch und macht eine anlagenspezifische Infrastruktur oder zus\u00e4tzliche Positionierungssysteme \u00fcberfl\u00fcssig.<\/p>\n
Autonome Fahrsysteme m\u00fcssen ihren sicheren Betrieb in allen Umgebungen nachweisen, auch in solchen, in denen die GNSS-Zuverl\u00e4ssigkeit beeintr\u00e4chtigt ist. Die Validierung erfordert den Vergleich der geplanten Fahrzeugtrajektorie mit der tats\u00e4chlichen Position bei hoher zeitlicher Aufl\u00f6sung, um Abweichungen zu ermitteln, die auf Lokalisierungsfehler oder Probleme mit dem Kontrollsystem hinweisen k\u00f6nnten.<\/p>\n
Die Positionsdaten der Bodenwahrheit m\u00fcssen unabh\u00e4ngig von der Lokalisierungsl\u00f6sung des autonomen Systems genau bleiben. Wenn sich die Validierung auf dieselben GNSS-Signale st\u00fctzt, die auch das autonome System nutzt, werden Ausf\u00e4lle, die den Fahrzeugbetrieb beeintr\u00e4chtigen, auch die Validierungsdaten beeintr\u00e4chtigen. Diese Zirkularit\u00e4t verhindert eine sinnvolle Sicherheitsbewertung bei GNSS-Ausf\u00e4llen.<\/p>\n
Die Koppelnavigation bietet eine unabh\u00e4ngige Bodenwahrheits-Positionierung, die weiter funktioniert, wenn die autonome Fahrzeuglokalisierung auf Schwierigkeiten st\u00f6\u00dft. Diese Unabh\u00e4ngigkeit erm\u00f6glicht die Validierung, wie gut Systeme mit GNSS-Verschlechterungen umgehen, ob Backup-Lokalisierungsmodi angemessen aktiviert werden und ob der sichere Betrieb unter schwierigen Bedingungen fortgesetzt wird.<\/p>\n
Die Aktualisierungsrate des UDR-GPS-CAN-Sensors von 20 Hz bietet eine ausreichende zeitliche Aufl\u00f6sung f\u00fcr die Validierung autonomer Fahrzeuge bei gleichzeitig \u00fcberschaubaren Datenmengen. Positionsaktualisierungen alle 50 Millisekunden erfassen die Fahrzeugdynamik bei normalen Man\u00f6vern und erm\u00f6glichen eine detaillierte Analyse des Systemverhaltens bei kritischen Ereignissen.<\/p>\n
Der Rallyesport stellt extreme Anforderungen an die Positionsbestimmung, da die Fahrzeuge mit hohen Geschwindigkeiten durch W\u00e4lder, zwischen Felsw\u00e4nden, in tief eingeschnittenen T\u00e4lern und anderen Umgebungen fahren, in denen die Satellitensichtbarkeit st\u00e4ndig schwankt. Bei herk\u00f6mmlichen GNSS-Systemen kommt es h\u00e4ufig zu Signalverlusten, was zu L\u00fccken in den Telemetriedaten f\u00fchrt, genau dann, wenn die Fahrzeuge an der Leistungsgrenze arbeiten und die Daten am wertvollsten sind.<\/p>\n
Die Dead-Reckoning-Technologie erm\u00f6glicht eine kontinuierliche Positionsverfolgung w\u00e4hrend der Rallye-Etappen unabh\u00e4ngig von der Satellitensicht. Die Teams erhalten vollst\u00e4ndige Daten zur Flugbahn des Fahrzeugs, die die Leistungsanalyse, das Fahrercoaching und die Optimierung der Fahrzeugabstimmung unterst\u00fctzen. Die Technologie bietet auch Sicherheitsvorteile, da sie eine pr\u00e4zise Standortbestimmung erm\u00f6glicht, falls eine Reaktion auf einen Zwischenfall oder eine Fahrzeugbergung erforderlich wird.<\/p>\n
Rundstreckenrennen stellen verschiedene Herausforderungen dar, darunter Boxengeb\u00e4ude, Trib\u00fcnen und Strukturen am Streckenrand, die regelm\u00e4\u00dfig GNSS-Signale blockieren. W\u00e4hrend der totale Signalverlust nur kurz sein kann, treten die Unterbrechungen an bestimmten Stellen der Strecke Runde f\u00fcr Runde auf und verhindern eine detaillierte Analyse des Fahrzeugverhaltens an diesen Stellen. Die Koppelnavigation beseitigt diese blinden Flecken und liefert vollst\u00e4ndige Positionsdaten f\u00fcr die gesamte Rennstrecke.<\/p>\n
Die robuste Konstruktion des UDR-GPS-CAN-Sensors h\u00e4lt den extremen Vibrationen, G-Kr\u00e4ften und Umweltbedingungen stand, die f\u00fcr Motorsportanwendungen typisch sind. Die kompakte Gr\u00f6\u00dfe und das minimale Gewicht stellen sicher, dass die Installation die Fahrzeugdynamik nicht beeintr\u00e4chtigt und keine \u00c4nderungen am Fahrgestell erfordert.<\/p>\n
Fahrzeugdynamik-Ingenieure, die das Fahrverhalten entwickeln, die Stabilit\u00e4tskontrolle validieren und den Fahrkomfort bewerten, ben\u00f6tigen pr\u00e4zise Positions- und Geschwindigkeitsdaten w\u00e4hrend dynamischer Man\u00f6ver. Testverfahren wie Fahrspurwechsel, Schrittlenkereingaben und Hindernisvermeidung beinhalten schnelle Fahrzeugbewegungen, bei denen die Positionsgenauigkeit entscheidend ist.<\/p>\n
Die Kombination von hochaktuellen Positionsdaten mit Fahrzeugsensorinformationen wie Lenkwinkel, Gierrate und Querbeschleunigung erm\u00f6glicht ausgefeilte Analyseverfahren. Ingenieure k\u00f6nnen die Aktivierungsschwellen der elektronischen Stabilit\u00e4tskontrolle validieren, die Spurtreue bewerten und die Fahrereingaben mit der Fahrzeugreaktion korrelieren.<\/p>\n
Die Bestimmung des Schwimmwinkels bietet wertvolle Einblicke in die Fahrzeugdynamik, erfordert jedoch Positionsdaten von ausreichender Qualit\u00e4t, um zwischen Fahrzeugrichtung und Fahrtrichtung unterscheiden zu k\u00f6nnen. Die kontinuierliche Positionierung, die durch die Koppelnavigationstechnologie erm\u00f6glicht wird, beseitigt Komplikationen durch GNSS-Ausf\u00e4lle, die bisher die Analyse des Seitenschlupfes auf bestimmte Testorte oder k\u00fcnstliche Bedingungen beschr\u00e4nkt haben.<\/p>\n
Metis Engineering liefert detaillierte Fallstudien zur Messung des Seitenschlupfes von Rallyefahrzeugen mit dem UDR-Sensor und zeigt die analytischen M\u00f6glichkeiten auf, die durch die kontinuierliche Positionierung w\u00e4hrend aggressiver Fahrten auf losem Untergrund erm\u00f6glicht werden, wo die GNSS-Zuverl\u00e4ssigkeit besonders gefordert ist.<\/p>\n
Der ungebundene Ansatz beseitigt die Komplexit\u00e4t der Integration, die in der Vergangenheit den Einsatz von Koppelnavigationssystemen eingeschr\u00e4nkt hat. Systeme der vorherigen Generation, die Raddrehzahl-Eingaben, Lenkwinkelmessung oder Fahrzeug-CAN-Konnektivit\u00e4t erforderten, brachten anwendungsspezifische technische Anforderungen, Kalibrierungsanforderungen und potenzielle Kompatibilit\u00e4tsprobleme zwischen verschiedenen Fahrzeugplattformen mit sich.<\/p>\n
Der UDR-GPS-CAN-Sensor funktioniert in Pkw, Nutzfahrzeugen, Motorr\u00e4dern, Off-Highway-Ger\u00e4ten und allen anderen Anwendungen, die eine Positions- und Geschwindigkeitsmessung erfordern, identisch. Diese Universalit\u00e4t macht fahrzeugspezifische Varianten \u00fcberfl\u00fcssig, reduziert die Komplexit\u00e4t der Lagerhaltung f\u00fcr Pr\u00fcfeinrichtungen und erm\u00f6glicht einen schnellen Einsatz in verschiedenen Testflotten.<\/p>\n
F\u00fcr die Installation sind lediglich ein Stromanschluss und eine CAN-Bus-Schnittstelle erforderlich, und der Sensor beginnt sofort nach dem Einschalten mit der Positions\u00fcbertragung. Es sind keine Initialisierungsverfahren, Kalibrierungsroutinen oder Referenzpositionseingaben erforderlich, was die Einrichtungszeit im Vergleich zu angebundenen Systemen drastisch reduziert.<\/p>\n
Bei modernen Fahrzeugtests werden Datenerfassungssysteme eingesetzt, die Informationen von Dutzenden oder Hunderten von im Fahrzeug verteilten Sensoren sammeln. Die CAN-Kommunikation ist das vorherrschende Protokoll f\u00fcr Kfz-Sensornetzwerke und bietet eine robuste, st\u00f6rungsunempfindliche Daten\u00fcbertragung, die f\u00fcr raue Testumgebungen geeignet ist.<\/p>\n
Der UDR GPS CAN Sensor \u00fcbertr\u00e4gt vollst\u00e4ndige Positions-, Geschwindigkeits- und Zeitdaten \u00fcber eine konfigurierbare CAN-Schnittstelle, die mit jedem CAN-basierten Datenerfassungssystem kompatibel ist. Ingenieure erhalten Breitengrad, L\u00e4ngengrad, H\u00f6he, Kurs \u00fcber Grund und Geschwindigkeit in Standard-CAN-Nachrichtenformaten, so dass keine speziellen GPS-Empf\u00e4nger oder Hardware zur Seriell-zu-CAN-Konvertierung erforderlich sind.<\/p>\n
Der konfigurierbare Ansatz erm\u00f6glicht die Installation von Sensoren in bestehenden Fahrzeug-CAN-Netzwerken ohne Adressierungskonflikte oder Nachrichtenkollisionen. Systemintegratoren k\u00f6nnen die CAN-Bitrate und die Nachrichten-Identifikatoren an die spezifischen Anforderungen des Testsystems anpassen und so die Kompatibilit\u00e4t mit verschiedenen Plattformen und Datenerfassungsarchitekturen sicherstellen.<\/p>\n
Der RD 50Hz-GPS-CAN-Sensor bietet eine hohe Aktualisierungsrate f\u00fcr die Positionierung, wenn GNSS-Signale verf\u00fcgbar sind, und bietet eine 50Hz-F\u00e4higkeit f\u00fcr Anwendungen, die eine maximale zeitliche Aufl\u00f6sung erfordern. Dieser Sensor eignet sich f\u00fcr Anwendungen, die haupts\u00e4chlich unter freiem Himmel betrieben werden, wo die GNSS-Zuverl\u00e4ssigkeit hoch bleibt, die Anforderungen an die Aktualisierungsrate jedoch die konventionellen GPS-Funktionen \u00fcbersteigen.<\/p>\n
Bei der UDR-Variante wird die maximale Aktualisierungsrate von 20 Hz geopfert, um im Gegenzug die Funktion der Koppelnavigation zu erhalten, die die Positionierung bei Signalverlusten aufrechterh\u00e4lt. Dieser Kompromiss eignet sich f\u00fcr Anwendungen, bei denen eine kontinuierliche Abdeckung wichtiger ist als eine maximale Aktualisierungsrate, z. B. f\u00fcr Tests in St\u00e4dten, Tunnelbetrieb und jede Umgebung mit unregelm\u00e4\u00dfiger GNSS-Verf\u00fcgbarkeit.<\/p>\n
Die Wahl zwischen diesen Optionen erfordert ein Verst\u00e4ndnis der Anwendungspriorit\u00e4ten. Bei Schaltungstests in offenen Umgebungen kann die maximale Aktualisierungsrate im Vordergrund stehen. Die Validierung von autonomen Fahrzeugen in St\u00e4dten erfordert eine kontinuierliche Abdeckung unabh\u00e4ngig von der Satellitensichtbarkeit. Viele Organisationen setzen beide Varianten ein und verwenden 50-Hz-Sensoren f\u00fcr Tests auf dem Pr\u00fcfgel\u00e4nde und UDR-Sensoren f\u00fcr die Validierung auf \u00f6ffentlichen Stra\u00dfen in schwierigen Umgebungen.<\/p>\n
Die Genauigkeit der Koppelnavigation verschlechtert sich naturgem\u00e4\u00df bei l\u00e4ngeren GNSS-Ausf\u00e4llen, da sich kleine Inertialmessfehler mit der Zeit ansammeln. Typische GNSS-Unterbrechungen im Automobilbereich dauern jedoch eher Sekunden bis Minuten als Stunden, wodurch die Fehlerakkumulation auf ein f\u00fcr die meisten Anwendungen akzeptables Niveau begrenzt wird.<\/p>\n
Die Leistung bei Signalausfall h\u00e4ngt von der Fahrzeugdynamik, der Dauer des Ausfalls und der Komplexit\u00e4t der Bewegung ab. Geradeausfahrt bei konstanter Geschwindigkeit ist das einfachste Szenario mit minimaler Fehlerakkumulation. Aggressive Kurvenfahrten, Beschleunigung und Abbremsung schaffen anspruchsvollere Bedingungen, bei denen sich Fehler bei der Tr\u00e4gheitsmessung st\u00e4rker auswirken.<\/p>\n
Nach der Wiederherstellung des GNSS-Signals korrigiert das System automatisch die aufgelaufenen Fehler durch Kalman-Filtertechniken, die Inertial- und Satellitenpositionierungsdaten optimal zusammenf\u00fchren. Durch diese automatische Neukalibrierung wird die langfristige Genauigkeit beibehalten, ohne dass ein manuelles Eingreifen oder eine Nachbearbeitungskorrektur erforderlich ist.<\/p>\n
Die kontinuierliche Verarbeitung von Tr\u00e4gheitsdaten erfordert elektrische Energie, was bei batteriebetriebenen Anwendungen oder Systemen, bei denen ein m\u00f6glichst geringer Stromverbrauch wichtig ist, zu Problemen f\u00fchren kann. Moderne Tr\u00e4gheitssensoren mit mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) verbrauchen jedoch nur Milliwatt, so dass die Auswirkungen auf den Stromverbrauch im Vergleich zu anderen Fahrzeugsystemen vernachl\u00e4ssigbar sind.<\/p>\n
Der UDR-GPS-CAN-Sensor arbeitet in einem weiten Eingangsspannungsbereich und eignet sich f\u00fcr unterschiedliche elektrische Fahrzeugarchitekturen, von 12-Volt-Pkw \u00fcber 24-Volt-Nutzfahrzeuge bis hin zu Hochspannungs-Hilfssystemen f\u00fcr Elektrofahrzeuge. Diese Flexibilit\u00e4t macht eine externe Stromumwandlung oder fahrzeugspezifische Varianten \u00fcberfl\u00fcssig.<\/p>\n
Umfassende technische Dokumentation, einschlie\u00dflich Spezifikationsbl\u00e4tter, Benutzerhandb\u00fccher, CAN DBC-Dateien und Integrationsleitf\u00e4den, unterst\u00fctzt den schnellen Einsatz bei verschiedenen Anwendungen. Metis Engineering bietet technische Unterst\u00fctzung w\u00e4hrend des gesamten Integrationsprozesses, um eine erfolgreiche Installation und optimale Leistung zu gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n
Der standardisierte Ansatz mit CAN-Kommunikation und Steckverbindern in Automobilqualit\u00e4t erm\u00f6glicht es erfahrenen Fahrzeugpr\u00fcfern, Installationen ohne spezielle Schulung oder Unterst\u00fctzung durchzuf\u00fchren. F\u00fcr komplexe Installationen oder besondere Anforderungen stehen jedoch anwendungsspezifische Anleitungen zur Verf\u00fcgung.<\/p>\n
Mit der zunehmenden Verbreitung von autonomen Fahrzeugen und fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen wird die Nachfrage nach einer robusten Positionierungstechnologie, die in allen Umgebungen zuverl\u00e4ssig funktioniert, weiter steigen. Reine GNSS-L\u00f6sungen k\u00f6nnen diesen Anforderungen nicht gerecht werden, so dass eine Koppelnavigation f\u00fcr sicherheitskritische Automobilanwendungen unerl\u00e4sslich ist.<\/p>\n
Der UDR-GPS-CAN-Sensor bietet bew\u00e4hrte ungebundene Koppelnavigationstechnologie in einem Paket, das speziell f\u00fcr die Automobilforschung und -entwicklung entwickelt wurde. Von der Validierung autonomer Fahrzeuge \u00fcber die Telemetrie im Motorsport bis hin zu Fahrdynamiktests erm\u00f6glicht die kontinuierliche Positionierung unabh\u00e4ngig von der Satellitensichtbarkeit Anwendungen, die von reinen GNSS-Systemen nicht unterst\u00fctzt werden.<\/p>\n
F\u00fcr detaillierte Spezifikationen, technische Unterlagen oder zur Besprechung von Positionierungsanforderungen wenden Sie sich bitte direkt an Metis Engineering. Die Investition in die Koppelnavigationstechnologie beseitigt die Einschr\u00e4nkungen von reinen GNSS-Positionierungssystemen.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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