INS für zertifizierbares Zugortungsprojekt (CLUG) ausgewählt
SBG INS/GNSS für zertifizierbares Zugortungsprojekt (CLUG) unter der Leitung großer europäischer Eisenbahnunternehmen ausgewählt.
“SBG Systems bietet exzellente Inertialsensoren. Es war uns wichtig, mit einem zuverlässigen, lokalen Anbieter zusammenzuarbeiten.” | Valentin B. – Projektleiter Zugortung bei SNCF
Mit der Digitalisierung der Transportdienstleistungen hat die Zugortung in Echtzeit für den europäischen Eisenbahnsektor und die europäischen Reisenden zunehmend an Bedeutung gewonnen.
Derzeit basiert die Position des Zuges für die Signalgebung auf Gleisanlagen wie Gleisstromkreisen oder Achszählern, die in bestimmten Abständen entlang der Bahnstrecke montiert sind. Die Verwendung von GNSS könnte sich als bahnbrechend für das europäische Eisenbahnnetz erweisen.
Was ist das CLUG-Projekt?
Das CLUG-Projekt bedeutet “Certifiable Localization Unit with GNSS“.
Es handelt sich um ein zweijähriges Projekt (beginnend im Januar 2020), das ein großes und vollständiges Konsortium verschiedener Partner zusammenbringt, darunter Eisenbahnunternehmen (SNCF, DB NETZ und SBB), Eisenbahnsignaltechnikunternehmen (CAF und Siemens), Navigationsspezialisten (Airbus Defense and Space, Naventik, FDC), ein Forschungsinstitut (ENAC) und ein Zertifizierungsexperte (Navcert).
Es baut auf der Verwendung von GNSS in Verbindung mit anderen Sensoren (wie IMU und Wegstreckenzähler) auf, um eine kontinuierliche und genaue Zugortung zu ermöglichen, die in das zukünftige European Rail Traffic Management System (ERTMS) integriert werden könnte.
Das von der EU finanzierte CLUG-Projekt wird die Entwicklung einer ausfallsicheren On-Board-Ortungseinheit mit den folgenden vier Eigenschaften bewerten:
– Eine ausfallsichere On-Board-Multisensor-Ortungseinheit, bestehend aus einem Navigationskern (IMU, Tachometer usw.), der unter Verwendung von GNSS, Streckenkarte und einer minimalen Anzahl von Referenzpunkten referenziert wird;
– Ein kontinuierliches On-Board-Ortungssystem, das die Position, Geschwindigkeit und andere dynamische Daten des Zuges liefert;
– Betriebsfähig und interoperabel im gesamten europäischen Schienennetz;
– Es wird mit dem aktuellen ERTMS TSI oder seinen zukünftigen Entwicklungen kompatibel sein.
Warum könnte es bahnbrechend für das europäische Eisenbahnnetz sein?
Durch die deutliche Reduzierung der Streckenausrüstung – was auch weniger anfällige und gefährdete Geräte bedeutet – und die Verbesserung der Lokalisierungsleistung könnte das CLUG-Projekt sich als bahnbrechend für das europäische Eisenbahnnetz erweisen.
Letztendlich ist dieses Projekt die Schlüsseltechnologie für die zukunftssichere Entwicklung der Digitalisierung und Automatisierung von Zügen.
Effizienz, Pünktlichkeit und Sicherheit: Diese zukünftige Zugtechnologie wird auf die gestiegenen Mobilitätsbedürfnisse aller europäischen Reisenden eingehen und ihnen ein verbessertes Kundenerlebnis bieten.
Zertifizierbares Zuglokalisierungsprojekt (CLUG) unter der Leitung von großen europäischen Eisenbahnunternehmen
Für die CLUG-Projektexperimente wurden zwei verschiedene Inertialnavigationssysteme ausgewählt. “SBG Systems bietet exzellente Inertialsensoren; es war uns wichtig, mit einem zuverlässigen, lokalen Anbieter zusammenzuarbeiten”, sagt Valentin Barreau, Projektleiter Zugortung bei SNCF.
Erstens ist das Apogee-D ein All-in-One-Inertialnavigationssystem mit einem Tri-Frequenz-GNSS-Empfänger, das eine sehr hohe Genauigkeit in Bezug auf Lage (0,008°), rechtweisende Peilung (0,015°) und Position bietet.
Das zweite INS ist das Ekinox-E, ein extern unterstütztes Inertialnavigationssystem, das an einen externen, vom Benutzer ausgewählten GNSS-Empfänger angeschlossen werden kann.
Es liefert eine Lagegenauigkeit von bis zu 0,02° in Echtzeit und ist hier mit einem GNSS-Empfänger für die rechtweisende Peilung (0,05°) und die kontinuierliche Positionsbestimmung bei GNSS-Ausfällen gekoppelt.
Das CLUG-Team schließt außerdem einen Wegstreckenzähler an beide INS an, um die Leistung noch weiter zu steigern, insbesondere in langen Tunneln. Für diese spezielle Anwendung verwendet CLUG INS-Rohdaten. Airbus Defense and Space hat den Algorithmus zur Erzeugung der Zugortung entwickelt und verwendet die nachbearbeiteten Apogee-Inertial- und GNSS-Daten als Referenz für die Testphase.
Wie alle Inertialsensoren von SBG profitiert auch das Apogee-D und Ekinox-E von einem umfassenden Test-, Screening- und Kalibrierungsprozess.
Jeder Sensor wird individuell von -40°C bis 85°C kalibriert und mit seinem Kalibrierbericht ausgeliefert. Die Sensoren werden getestet, und nur diejenigen, die die Spezifikationen erfüllen, werden ausgeliefert. Dieser Prozess gewährleistet ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit.
INS von SBG Systems für die Zugortung verwendet
Apogee und Ekinox INS liefern fusionierte Echtzeitdaten, ermöglichen aber dank eines integrierten Datenloggers auch die Nachbearbeitung.
Die Nachbearbeitung wird durch die hauseigene PPK-Software von SBG, Qinertia, vereinfacht. Qinertia bietet eine einzigartige VBS-Funktion, die automatisch mehrere öffentlich zugängliche Korrekturquellen in die nachbearbeitete Lösung einbezieht.
Dadurch verwandelt VBS die Corridor-Mapping-Operationen von Hunderten von Kilometern Eisenbahnstrecke in eine nahtlose Aufgabe.
Die Ergebnisse dieses erstaunlichen Experiments werden voraussichtlich im Dezember 2021 vorliegen. Verfolgen Sie jeden Schritt dieses technischen Abenteuers auf der CLUG-Website und in den sozialen Netzwerken.
Apogee-D
Ellipse-D ist ein inertiales Navigationssystem, das eine Dualantenne und ein Dualfrequenz-RTK-GNSS integriert, das mit unserer Post-Processing-Software Qinertia kompatibel ist.
Entwickelt für Robotik- und Geodatenanwendungen, kann es den Odometer-Eingang mit Pulse oder CAN OBDII für eine verbesserte Koppelnavigation kombinieren.
Fordern Sie ein Angebot für Apogee-D an
Haben Sie Fragen?
Willkommen in unserem FAQ-Bereich! Hier finden Sie Antworten auf die häufigsten Fragen zu den Anwendungen, die wir vorstellen. Wenn Sie nicht finden, wonach Sie suchen, können Sie sich gerne direkt an uns wenden!
Was ist GNSS vs. GPS?
GNSS steht für Global Navigation Satellite System und GPS für Global Positioning System. Diese Begriffe werden oft synonym verwendet, bezeichnen aber unterschiedliche Konzepte innerhalb satellitengestützter Navigationssysteme.
GNSS ist ein Sammelbegriff für alle Satellitennavigationssysteme, während sich GPS speziell auf das US-amerikanische System bezieht. Es umfasst mehrere Systeme, die eine umfassendere globale Abdeckung bieten, während GPS nur eines dieser Systeme ist.
Durch die Integration von Daten aus mehreren Systemen erhalten Sie mit GNSS eine verbesserte Genauigkeit und Zuverlässigkeit, während GPS allein je nach Satellitenverfügbarkeit und Umgebungsbedingungen Einschränkungen aufweisen kann.
Was ist GNSS-Postprocessing?
GNSS-Postprocessing oder PPK ist ein Verfahren, bei dem die von einem GNSS-Empfänger aufgezeichneten GNSS-Rohdaten nach der Datenerfassung verarbeitet werden. Sie können mit anderen GNSS-Messquellen kombiniert werden, um die vollständigste und genaueste kinematische Trajektorie für diesen GNSS-Empfänger zu erhalten, selbst in den anspruchsvollsten Umgebungen.
Diese anderen Quellen können lokale GNSS-Basisstationen am oder in der Nähe des Datenerfassungsprojekts sein, oder bestehende, kontinuierlich betriebene Referenzstationen (CORS), die typischerweise von Regierungsbehörden und/oder kommerziellen CORS-Netzbetreibern angeboten werden.
Eine Post-Processing Kinematic (PPK)-Software kann frei verfügbare GNSS-Satelliten-Orbit- und Zeitinformationen nutzen, um die Genauigkeit weiter zu verbessern. PPK ermöglicht die präzise Bestimmung der Position einer lokalen GNSS-Basisstation in einem absoluten globalen Koordinatenreferenzsystem, das verwendet wird.
Die PPK-Software kann auch komplexe Transformationen zwischen verschiedenen Koordinatenreferenzsystemen zur Unterstützung von Engineering-Projekten unterstützen.
Mit anderen Worten, es ermöglicht den Zugriff auf Korrekturen, verbessert die Genauigkeit des Projekts und kann sogar Datenverluste oder -fehler während der Vermessung oder Installation nach der Mission beheben.
Was ist der Unterschied zwischen IMU und INS?
Der Unterschied zwischen einer Inertial Measurement Unit (IMU) und einem Inertial Navigation System (INS) liegt in ihrer Funktionalität und Komplexität.
Eine IMU (Inertial Measurement Unit) liefert Rohdaten über die lineare Beschleunigung und Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs, gemessen durch Beschleunigungsmesser und Gyroskope. Sie liefert Informationen über Rollen, Nicken, Gieren und Bewegung, berechnet aber keine Positions- oder Navigationsdaten. Die IMU wurde speziell entwickelt, um wesentliche Daten über Bewegung und Orientierung zur externen Verarbeitung weiterzuleiten, um Position oder Geschwindigkeit zu bestimmen.
Auf der anderen Seite kombiniert ein INS (Inertial Navigation System) IMU-Daten mit fortschrittlichen Algorithmen, um die Position, Geschwindigkeit und Orientierung eines Fahrzeugs im Laufe der Zeit zu berechnen. Es beinhaltet Navigationsalgorithmen wie Kalman-Filterung für Sensorfusion und -integration. Ein INS liefert Echtzeit-Navigationsdaten, einschliesslich Position, Geschwindigkeit und Orientierung, ohne auf externe Positionierungssysteme wie GNSS angewiesen zu sein.
Dieses Navigationssystem wird typischerweise in Anwendungen eingesetzt, die umfassende Navigationslösungen erfordern, insbesondere in GNSS-verweigerten Umgebungen, wie z. B. militärische UAVs, Schiffe und U-Boote.
Was ist der Unterschied zwischen RTK und PPK?
Real-Time Kinematic (RTK) ist eine Positionierungstechnik, bei der GNSS-Korrekturen nahezu in Echtzeit übertragen werden, typischerweise unter Verwendung eines RTCM-Format-Korrekturdatenstroms. Es kann jedoch Herausforderungen bei der Sicherstellung der GNSS-Korrekturen geben, insbesondere hinsichtlich ihrer Vollständigkeit, Verfügbarkeit, Abdeckung und Kompatibilität.
Der Hauptvorteil von PPK gegenüber RTK-Nachverarbeitung besteht darin, dass die Datenverarbeitungsaktivitäten während der Nachverarbeitung optimiert werden können, einschließlich Vorwärts- und Rückwärtsverarbeitung. Bei der Echtzeitverarbeitung führen Unterbrechungen oder Inkompatibilitäten bei den Korrekturen und ihrer Übertragung zu einer geringeren Positionsgenauigkeit.
Ein erster wesentlicher Vorteil der GNSS-Nachverarbeitung (PPK) gegenüber Echtzeit (RTK) besteht darin, dass das im Feld verwendete System keine Datenverbindung/Funkverbindung benötigt, um die RTCM-Korrekturen von den CORS in das INS/GNSS-System einzuspeisen.
Die Haupteinschränkung bei der Einführung der Nachbearbeitung ist die Anforderung, dass die endgültige Anwendung auf die Umgebung reagiert. Wenn Ihre Anwendung jedoch die zusätzliche Verarbeitungszeit verkraften kann, die erforderlich ist, um eine optimierte Trajektorie zu erstellen, wird dies die Datenqualität für alle Ihre Ergebnisse erheblich verbessern.