Ipari automatizálási megoldások

Radaralapú helymeghatározás hajók számára GNSS-korlátozott környezetben

A hajózás segítése pontos és robusztus megoldással.

A tengerészeti ágazat nagymértékben támaszkodik a globális navigációs műholdrendszer (GNSS) technológiáira a hajók navigációjának segítése érdekében. Bár a GNSS jól megalapozott, más helyzetérzékelőkkel (például lidarral, kamerákkal, radarral vagy szonárral) kell kombinálni, hogy elérje a biztonságos autonóm szállításhoz szükséges közel 100%-os rendelkezésre állást.

biztonsági rendszerek

A kihívás

A legtöbb GNSS-rendszer nem tud 10 m-nél kisebb helymeghatározási pontosságot biztosítani, ha nagy tárgyak közelében vannak, a jelblokkolás és a többutas hibák miatt (ez utóbbiak akkor fordulnak elő, amikor a műholdas navigációs jelek visszaverődnek a közeli szerkezetekről, például hidakról, épületekről és más hajókról). A GNSS-jelek zavarása vagy meghamisítása szintén kockázatot jelent, külső jelek interferenciája vagy a hajó helyzetére vagy időzónájára vonatkozó szándékosan helytelen információk azonos frekvenciasávon történő továbbítása miatt. Ezek a jelek arra késztethetik a navigációs rendszereket, hogy nem megfelelő döntéseket hozzanak, és sebezhetővé tegyék őket a lopással vagy eltérítéssel szemben.

A GNSS-navigációval kapcsolatos problémák megoldására jellemzően fedélzeti érzékelőket, például kamerákat és lidarokat használnak, amelyek – bizonyos működési ablakokban – részletes információkat nyújtanak a hajó környezetéről. Ezeknek az érzékelőknek azonban vannak korlátai is, és sebezhetőségeket is okoznak. A kamerák és a lidar korlátozott észlelési hatótávolsággal rendelkeznek, és küzdhetnek a tengeri környezetben gyakran előforduló kedvezőtlen időjárási viszonyokkal. Ezenkívül a víz felszínéről visszaverődő fény tükröződése, vagy amikor a nap alacsonyan van az égen, szintén problémás lehet.

A GNSS-rendszerek alternatívájaként a radaralapú lokalizáció pontos és robusztus, és képes kiküszöbölni a GNSS és más érzékelős megoldások hiányosságait. Navtech RadarA W-sávú radar (76-77 GHz) integrálható a meglévő lokalizációs csővezetékekbe, hogy segítse a hajók helymeghatározását.

Hogyan fog működni?

A radaros helymeghatározás úgy működik, hogy radartérképet készít, amely lehetővé teszi a hajó helyzetének centiméteres pontosságú meghatározását, globális helymeghatározás nélkül. A radaros helymeghatározás tipikus tengeri alkalmazásai a belvízi utakon közlekedő kis, személyzet nélküli felszíni hajóktól a kikötőkben navigáló nagy teherhajókig terjednek.

biztonsági rendszerek

Az előnyök

A radarlokalizáció lehetővé teszi a hajók autonóm navigációját olyan környezetben, ahol a GNSS nem működik, bármilyen időjárási körülmények között és a nap (vagy az éjszaka) bármely szakában. Ez javítja a hajó termelékenységét, mivel lehetővé teszi a napi 24 órás munkát anélkül, hogy aggódnia kellene a megbízhatatlan GNSS-pozicionálás vagy az érzékelők meghibásodása miatt. Sőt, ha a hajók a leghatékonyabb útvonalakat választják, kevesebb károsanyag-kibocsátást bocsátanak ki, ami segíti az üzemeltetőket fenntarthatósági céljaik elérésében.

További előnyök:

• GNSS-mentes: robusztus helymeghatározás, amely minden hajó tudja, hol van, bármilyen környezetben, kizárólag radaradatok alapján.
• Nincs szükség infrastruktúrára: a külső rendszerektől való függőség nélkülivé teszi a telepítést egyszerűvé, gyorssá és költséghatékonysá.
• Úgy tervezték, hogy rugalmas legyen, és integrálható legyen a meglévő autonómia-kötegekbe és érzékelőmegoldásokba: ide tartoznak a GNSS, az inerciális adatok, a lézer, a kamera és a szonár SLAM megoldásai.

biztonsági rendszerek

Várható műszaki teljesítmény

A Navtechradartechnológiájának köszönhetően a helymeghatározás az infrastruktúrától akár 500 m-es távolságban is lehetséges, és minden időjárási körülmények között működik.- Megbízható és tűpontos helymeghatározás, a helymeghatározás pontossága <10 cm. - Képes a tengeri környezetben előforduló legmostohább időjárási körülmények között is működni, nem befolyásolja az eső, köd, fröccsenés vagy a fényviszonyok változása. - Egyetlen érzékelős megoldás: 360°-os, nagy hatótávolságú radar. - Akár 8 Hz-es valós idejű pozícióadatszolgáltatás. - GNSS- és infrastruktúra-mentes. - Könnyen integrálható. - A gyors és költséghatékony megvalósítás versenyelőnyt biztosít.

Eddigi próbák

Radar alapú helymeghatározás – BAE rendszerekkel – Temze, London, Egyesült Királyság (2021)

BAE és Navtech Radar együttműködtek a lokalizáció kipróbálásában, a BAE adatgyűjtő hajójáról a Temze egy szakaszán gyűjtött adatok felhasználásával. A rendszer teljesítményét a fedélzeti GNSS-sel és korrekciókkal hasonlították össze, és különös figyelmet fordítottak azokra a területekre, ahol a GNSS nem működik, például hidak alatt és éles kanyarokban.

A BAE Systems a Temze 25,8 mérföldes szakaszát választotta próbahelyszínnek; Ez 18 hidat és két éles kanyart tartalmazott. Az útvonal egyik teljes áthaladását a környezet térképének elkészítése érdekében végezték, majd egy másodikat végeztek el a lokalizáció érdekében.

A radaros megoldás körülbelül 10 MB/km helyet használ a térképek létrehozásához, így a teljes Temze feltérképezéséhez kevesebb mint 3,5 GB tárhelyre lenne szükség. A kísérlet eredményei azt mutatták, hogy a megoldás sikeres lokalizációt biztosított, átlagosan 10,3 cm-es pontossággal az egész út során. Az érzékelő az út teljes hosszában lokalizált, beleértve az olyan területeket is, amelyek jellemzően kihívást jelentenek az érzékelőalapú lokalizációs technikák számára.

Az érzékelő még a térképen kívül, akár 50 m-es távolságban is képes volt lokalizálni magát a radartérképen, valamint olyan ritkás helyszíneken, ahol a tereptárgyak akár 300 m-re is voltak. Az 1. ábra a Navtech radar segítségével szolgáltatott nagy felbontású adatokat mutatja.

1. ábra: A teszthajón gyűjtött nyers radaradatok, ugyanazon helyszín műholdképére vetítve.

2. ábra: A megoldás által kinyert radarpontfelhők (kék és piros pontokkal jelölve), amelyek a hajók környezeten belüli helyzetének meghatározására szolgálnak.

Olyan webhelyekre, ahol jogszerű és illegitim tevékenység egyszerre történik

Ezután a tereptárgyakat kinyerték a radaradatokból (lásd a fenti 1. ábrát), és felhasználták a kilométermérésben, a szkennelés a mozgás letapogatásához és a térképre való visszahelyezéshez. Ezt a 2. ábra mutatja.

Navtech összehasonlította a radarral végzett magassági becsléseket a GNSS-irányokkal, majd ezt a lokalizációs futás során összehasonlította. Az eredményeket a 3. és 4. ábra mutatja. Az útvonal mentén öt területen találtak tüskés hibát. A GNSS becsléseken látható, hogy a híd kijáratánál és a hajó éles kanyarodásakor jelentősen megugrik. Ezzel szemben a radar továbbra is sikeresen lokalizált, és minden ilyen helyen pontos helymeghatározást biztosított.

3. ábra: Radarodometria integrált irányváltoztatás vs. GNSS-irány

4. ábra: A GNSS-becslési ugrások helyszínei

Olyan webhelyekre, ahol jogszerű és illegitim tevékenység egyszerre történik

Ez a kísérlet bemutatta a radaralapú helymeghatározás képességét, amely átlagosan 10,3 cm-es pontosságot adott az út során. A GNSS-hez képest a radar kiváló lokalizációt biztosított hidak alatt és éles kanyarokban.

Navtech Radar most olyan partnereket keres a hajózási iparban, akik hajlandóak együttműködni a radarérzékelőnk lokalizációs, észlelési, ütközésgátló és akadályérzékelési célú koncepcióvizsgálataiban.

Legyen korai alkalmazó

Nyitottak vagyunk az új problémákra.

Lépjen kapcsolatba velünk

Kapcsolódó problémák Ipari automatizálási megoldások