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应用见解

具有强大 GPS 定位功能的经济高效的机器引导


用于机器控制和重型机械的 GPS/GNSS 接收器
“我简直不敢相信!” 操作员在挖掘机驾驶室内大声喊道,然后开始疯狂地敲击屏幕上的按钮,希望摆脱阻碍他的挖掘计划的错误消息:“GPS 位置不可用”。“现在整个引导系统都瘫痪了!” 他打开温暖整洁的出租车门,穿上冬靴,走进挪威寒冷的冬季空气中。“现在我的 GPS 也坏了,”他摇摇头,加入了一群沮丧的工人聚集在新铁轨旁的行列。“我的挖掘机出了最新的引导模型,你们也出了一些大牌,都挂了,而马金的引导还在继续?我敢打赌那些家伙的工作偏离了目标!”。建立了全站仪来检查仍在现场工作的挖掘机所挖出的斜坡的角度,挖掘机与Makin基于 GNSS 的制导系统,该公司一年前才开始赢得挪威机器控制市场。“这是正确的。那么他们到底是怎么做到的呢?” 全站仪后面的测量员低声说道。 

通过使用高度可用的 GNSS 节省成本
GNSS 接收器并非完全相同,当项目变得困难时,它会决定机器制导系统的成败。当 GNSS 发生中断时,制导系统集成商很容易为每台闲置机器每天损失约 1000 美元。除此之外,宝贵的时间也被浪费了,现场工作人员也失去了积极性。拥有内部采用正确技术的高质量 GNSS(全球导航卫星系统)接收器,使得机器控制系统即使在最恶劣的环境下也能工作。

上述建筑工地上的机器被用来架设金属围栏,保护连接奥斯陆和滑雪两个主要城区的福洛线(Follobanen)铁轨。铁轨穿过山脉,高高的金属栅栏保护旅客列车免受落石袭击。现场所有机器均配备了各供应商最新的机器制导技术,采用厘米级精度的RTK定位。挖掘斜坡(例如排水管)时需要如此高的精度。稍微错误的坡度角度,就会导致整个排水系统瘫痪。

对于基于 GNSS 的机器控制来说什么最重要?
那么,到底是什么样的魔力让 Makin 的基于 GNSS 的制导系统在其他系统出现故障时仍能继续工作呢?

多星座技术
随着高高的金属围栏拔地而起,他们在建筑工地周围形成了一种峡谷,阻挡了全球导航卫星系统导航系统所需的卫星的可见度。由于传统的 GPS 系统失效,那些能够访问最多数量的定位卫星的接收器成为了建筑工地上的“最后一个站着的人”。如今,GNSS 星座不仅包括美国的 GPS,还包括欧洲的伽利略系统、俄罗斯的格洛纳斯系统以及中国的北斗系统,后者是自最近第三阶段发射以来在轨卫星数量最多的系统。完全支持这些星座的接收器“看到”的卫星比双星座接收器多大约 2 倍。   



高高的金属栅栏在 Follo Line 施工现场周围形成了一个峡谷。即使在如此具有挑战性的环境中,也可以依靠具有多径缓解功能的多频 GNSS 接收器来运行。
 
多频
接收器可以访问的信号越多,它可以从可用卫星收集的信息就越多。例如,对于伽利略星座,多频接收器使用 5 个信号,而双频接收器只能使用 2 个信号。这使得多频接收器在可见卫星数量有限的地区定位更加可靠。多频接收器还可以通过解决 GNSS 信号穿过大气层时发生的电离层误差来提高定位精度。

多路径缓解
工地周围的金属围栏不仅阻挡低空卫星,还会产生反射的 GNSS 信号,造成“多路径”。APME+等先进跟踪技术可减少反射信号造成的误差,最大限度地减少对定位计算的影响。这使得接收器能够在多路径下更好地工作,多路径可能发生在大型光滑结构、建筑物或岩石表面周围。



Follo Line 铁路施工现场挖掘机操作员的社交媒体帖子。翻译:“Follo Line。即使两侧都有高板桩墙,Makin 3D GPS 也能出色地工作。”
 
抗冲击和振动能力
挖掘机在岩石床上挖掘,承受着剧烈的振动和冲击。即使在天线位置快速变化的情况下,LOCK+等算法也能确保平稳跟踪。

低延迟
挖掘机驾驶室可在 5 秒内完成完整旋转。在这种速度下,即使报告位置的微小延迟也可能导致错误的挖掘位置。高更新率和低延迟可确保稳定的控制循环和平稳的挖掘计划执行。


Makin 首席运营官 Ruben Hensen 表示:“我们的制导系统中强大的 GNSS 接收器帮助我们获得了在两年内成为挪威第一大机器控制公司所需的声誉。” “Septentrio 应用工程师总是在那里回答我们的问题并帮助我们优化系统。”



精确的 3D 机器制导系统依赖于 GPS/GNSS 定位传感器。这些内置 GNSS 接收器的质量和可靠性使得一个制导系统能够在其他制导系统处于充满挑战的环境中时继续工作。
 
适用于最恶劣环境的 GNSS 定位技术
准确的机器引导可将施工速度加快 30% 以上,并通过减少燃料消耗来减少二氧化碳排放。此类制导系统依赖于精确定位,但内置 GNSS 接收器需要先进的技术才能在具有挑战性的环境中运行,例如高岩面附近、树叶下或大型结构附近。通过在机器控制系统中使用强大的高质量接收器,可以节省机器空转成本和维修成本,确保项目顺利执行和完成。一些 GNSS 提供商与客户合作,根据客户的特定需求优化和微调其定位解决方案。正如 Makin 的挖掘机所展示的那样,采用先进技术和算法的 GNSS 可在最具挑战性的环境中工作。强大的 GNSS,帮助完成最艰巨的工作。








观看此视频,了解挖掘机操作员如何受益于 Makin 引导系统内置的强大 GNSS。

 

有关的:

https://www.septentrio.com/en/learn-more/insights/cost-effective-machine-guidance-robust-gps-positioning



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